Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza Zakopane, czerwiec 2012r. Instytut Tele- i Radiotechniczny Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych Zakład Piezoelektroniki i Ultradźwięków Autorzy: Piotr Gawryś Krystian Król Łukasz Krzemiński
15
Embed
Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza
Instytut Tele- i Radiotechniczny Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych. Zakład Piezoelektroniki i Ultradźwięków. Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza. Autorzy: Piotr Gawryś Krystian Król Łukasz Krzemiński. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Stanowisko do badania zmęczenia
cieplnego metali i stopów żelaza
Zakopane, czerwiec 2012r.
Instytut Tele- i Radiotechniczny
Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych
Zakład Piezoelektroniki i Ultradźwięków
Autorzy:
Piotr Gawryś
Krystian Król
Łukasz Krzemiński
Cele i założenia projektuCele i założenia projektu
Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza
• Znaczenie badań zmęczenia cieplnego metali– powszechność stosowania metali w aplikacjach narażonych na udary
cieplne oraz znaczne zmiany temperatur
– znaczenie żeliw oraz ich stosunkowo niska odporność zmęczeniowa
– możliwość modyfikacji składu stopowego żeliw w celu poprawy ich właściwości mechanicznych
• Cele budowy stanowiska badawczego
– badanie wpływu modyfikacji składu chemicznego i procesu obróbki na parametry wytrzymałościowe
– badanie długoterminowych zmian właściwości materiału pod wpływem zmęczenia cieplnego
– określenie zjawisk i procesów zachodzących w metalach pod wpływem stresów temperaturowych oraz oddziaływania sił zewnętrznych
Badania cieplnej wytrzymałości zmęczeniowejBadania cieplnej wytrzymałości zmęczeniowej
Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii – Etap II
Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza
• budowa uchwytu pomiarowego
1 – tor prądowy grzania
2 – tor sprężonego powietrza (chłodzenia)
3 – uchwyty chłodzone cieczą
4 – próbka rurowa
5 – belka sztywna
6 – trawersa
• cykl pomiarowy
- grzanie próbki poprzez przepływ prądu do zadanej wartości
- chłodzenie próbki poprzez przepływ sprężonego powietrza
Wymagania projektoweWymagania projektowe
Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii – Etap II
Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza
• konstrukcja ramy pomiarowej realizująca przyjętą metodę pomiarową w zakresie temperatur grzania do 850°C
• realizacja czterech trybów pracy
• możliwość zdalnej kontroli, monitorowania i rejestracji przebiegu badań
• zastosowanie struktury rozproszonej układu kontrolno – pomiarowego
• spełnienie wymagań dyrektyw i norm zharmonizowanych w celu zapewnienia wymaganego poziomu bezpieczeństwa użytkowania
• zastosowanie autonomicznego układu sterowania zapewniającego bezpieczeństwo działania stanowiska
• możliwość zwiększenia wydajności prądowej zasilacza do 800A
• możliwość zwiększenia funkcjonalności stanowiska poprzez dodanie funkcji generowania profilu obciążenia próbki w trakcie cyklu pomiarowego
Realizacja trybów pracy stanowiska badawczego Realizacja trybów pracy stanowiska badawczego
Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii – Etap II
Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza
• pomiar wydłużenia próbki zamocowanej pomiędzy unieruchomionym i swobodnym uchwytem - rejestracja wydłużenia, temperatury, rezystywności, numeru i długości cyklu
• pomiar naprężeń próbki zamocowanej pomiędzy unieruchomionymi uchwytami - rejestracja naprężeń, temperatury, rezystywności, numeru i długości cyklu
• pomiar naprężeń próbki zamocowanej pomiędzy unieruchomionymi uchwytami z wprowadzonym wstępnym naprężeniem ściskającym
- rejestracja naprężeń, temperatury, rezystywności, numeru i długości cyklu
• pomiar naprężeń próbki zamocowanej pomiędzy unieruchomionymi uchwytami z wprowadzonym wstępnym naprężeniem rozciągającym- rejestracja naprężeń, temperatury, rezystywności, numeru i długości cyklu
Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii – Etap II
Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza
• realizacja programu w środowisku LabView
• zastosowanie idei instrumentu wirtualnego
Instrument wirtualny to przyrząd pomiarowy integrujący w sobie następujące składowe: czujniki i przyrządy pomiarowe, magistralę wymiany danych oraz oprogramowanie umożliwiające akwizycję danych oraz ich graficzną lub liczbową reprezentację.
• Zastosowanie architektury wielowątkowej sterowanej przerwaniowo
brak utraty danych, niezależny odczyt pomiarów od procesu monitorowania i sterowania
• Użycie struktury kolejkowej maszyny stanów
Struktura wątków programu kontrolno - pomiarowegoStruktura wątków programu kontrolno - pomiarowego
Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii – Etap II
Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza
Modernizacja i rozbudowa stanowiskaModernizacja i rozbudowa stanowiska
Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii – Etap II
Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza
• możliwość zwiększenia wydajności prądowej zasilacza do 990A
• możliwość zwiększenia funkcjonalności stanowiska poprzez dodanie funkcji generowania profilu obciążenia próbki w trakcie cyklu pomiarowego
dodanie napędu śruby naprężającej układ próbka, trawersa, przetwornik siły
• Zastosowanie ekstensometrów optycznych / wizyjnych umożliwiających pomiar odkształceń próbki z jednoczesnym pomiarem naprężeń
walidacja modeli komputerowych, numerycznych
PodsumowaniePodsumowanie
Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii – Etap II
Stanowisko do badania zmęczenia cieplnego metali i stopów żelaza
• opracowane stanowisko spełnia postawione wymagania i posiada odpowiednią funkcjonalność niezbędną do prowadzenia planowanych badań
• zostało przebadane przez akredytowane laboratorium i dopuszczone do eksploatacji
• posiada strukturę rozproszoną embaded i charakteryzuje się skalowalnością umożliwiającą przyszłą modernizację i rozbudowę systemu o nowe funkcjonalności
• Zastosowanie środowiska LabView umożliwia szybką i łatwą modyfikację oprogramowania w celu zmiany struktury raportów z pomiarów i implementację nowych funkcji stanowiska badawczego