Особенности оптимизации процесса анализа свойств материалов на примере сравнения одноштоковых и двухштоковых испытательных машин

Несмотря на огромное количество исследований в области сопротивления материалов и практической механики, полностью постичь природу и кинетику металлов и сплавов ученым пока не под силу. Получается, что ни один ученый не может дать стопроцентного прогноза поведения материалов в критических условиях при действии рубежных нагрузок. Почему так происходит?

Во-первых, существуют проблемы уже на стадии теоритической оценки модели многофакторного воздействия на материалы. Во-вторых, даже если купить машину испытательную, напичканную самым современным функционалом, получить идеально точную оценку, например, экспериментальных исследований воздействия ряда факторов на усталостную прочность материала будет невероятно сложно.

Опытная методика выбора лабораторного оборудования

Оптимальное решение – создавать и применять лабораторное оборудование, которое по своим эксплуатационных возможностям и характеристикам позволяло бы получать результаты, близкие к идеальным. Так, например, принято считать, что испытательные машины для циклических и статических испытаний, использующие два штока равных площадей в силовозбудителе гидроцилиндра (они же – двухштоковые машины) более эффективны при лабораторных исследованиях, чем устройства с одним штоком. Однако динамический и механический анализ показывают, что дифференциальный одноштоковый аппарат выполняет вибрационные действия в условиях множества циклов с большим ресурсом диапазона нагрузок. Это происходит за счет высвобождения объема из рабочей полости при смещении равновесия поршня, в результате чего для сжатия рабочей жидкости необходимо производить в два раза меньшую нагрузку.

Подтверждают теоретические выкладки и практические результаты экспериментов. Экспериментальные и расчетные амплитудно-частотные зависимости для машин с одним штоком показывают, что при меньшей высоте активной полости, одноштоковые испытательные машины достигают куда больших амплитудных значений. Однако, стоит заметить, что это ощущается только при работе на низких (до 30 Гц) частотах. При более высокой частоте амплитудные отклонения графиков практически не отличаются. Тем не менее, победа в этом технологическом споре все равно остается за одноштоковыми машинами, поскольку при оптимизации рабочего лабораторного цикла высокие динамические параметры позволяют применять менее мощные насосы, а значит, значительно снижать потребление электроэнергии.

Не стоит забывать, что важнейшим фактором, обеспечивающим подобный перевес, является высота активной полости аппарата, обеспечивающая гибкость настроек жесткости. Как итог, в идеальном случае достигается большой ход поршня на малых частотах без снижения эффективности испытаний. Получается, что купить машину испытательную с одноштоковой комплектацией выгодно и со стороны закупочной цены, и со стороны ресурса работы, и даже со стороны экономических и выходных эксплуатационных показателей.