 До сих пор износостойкость пластмассовых компонентов было очень трудно оценить, учитывая большое разнообразие факторов воздействия. Это особенно важно для компонентов обеспечения безопасности, отказ которых имеет существенный потенциал нарушения безопасности и наступления соответствующей ответственности по рискам.
На торговой выставке "JEC", которая проходит с 1 по 4 апреля в Париже, компания Fraunhofer LBF представит на своем стенде U74 в зале 1.3 решения для моделирования срока эксплуатации компонентов, изготовленных из пластмассы и прочих композитных материалов. Количество композитов и число применений, изготовленных из пластмассы и композитных материалов, на протяжении последних нескольких лет постоянно росло. Для сих пор не существовало надежных и созданных специально для конкретного материала методов испытания, а также рейтинговой концепции для таких пластмассовых компонентов, которые давали бы возможность осуществить оценку ожидаемого срока эксплуатации. В рамках проекта по изучению крыла Федерального министерства образования и исследований Германии, который реализует Robert Bosch GmbH, инженеры в настоящее время работают над новыми технологиями для материалов. Научные сотрудники Фраунхоферского института износостойкости и систем обеспечения надежности из Дармштадта разрабатывают метод моделирования, который позволит осуществлять надежную оценку усталости и старения пластмассовых компонентов при различных воздействиях окружающей среды. Используя образцы, изготовленные из термопластических материалов и напоминающие реальные компоненты, исследователи изучили поведение материалов в ходе лабораторных испытаний в зависимости от материала, геометрии, технологии производства и различных факторов окружающей среды (таких как температура, топливо или масло). Эти параметры имеют решающее значение для прочности, максимальной допустимой нагрузки и срока эксплуатации материалов. Воздействие совокупности этих параметров на усталость материала можно затем показать с помощью численного моделирования компонентов. "Прежде всего, мы исследуем вибрационную прочность пластмассовых образцов, погруженных в масляную ванну с введением циклических нагрузок", - поясняет Андреас Бютер, начальник отдела в Fraunhofer LBF. - "Depending в зависимости от того, при какой нагрузке наступает усталость или растрескивание материала, можно вычислить предел усталости, т. е. отношение между приложенной циклической нагрузкой и максимально допустимым числом вибраций". На основании полученных результатов инженерами был построена график, который называется кривой Велера, он позволяет осуществлять статистическую оценку срока службы компонента до разрушения от усталости. Как, например, направляющая-распределитель для топлива будет выдерживать вибрацию двигателя при одновременном контакте с топливом; здесь осуществляется моделирование на основе результатов, полученных с помощью численной модели компонента. "Мы рассчитываем напряжение и натяжение, которые имеют место в материале при различных нагрузках", - поясняет Бютер. "Мы уже знаем из наших экспериментов, какие напряжения материал может выдерживать без повреждения, и при каких происходит разрушение от натяжения. Таким образом, мы можем оценить срок эксплуатации пластмассовых компонентов с максимальной степенью надежности". Целью создания с помощью моделирования моделей, которые привязаны к конкретным видам рассматриваемого материала, является предоставление проектировщикам возможности учитывать процессы старения и воздействия различных факторов окружающей среды на пластмассовые компоненты на ранних стадиях еще на этапе разработки, так же, как это делается для металлических компонентов. Это позволит снизить затраты и время, которое уходит на изменения конструкции и приспосабливание формы. www.newchemistry.ru |
