Analiżi tal-Każ tal-Ksur Tipiku tal-Għeja tal-Liwi tal-Boltijiet Stud tal-Qafliet

Il-falliment tal-għeja huwa wieħed mill-aktar modi ta 'falliment komuni tal-komponenti mekkaniċi. Id-dejta statistika turi li 50% sa 80% tal-ħsarat kollha tal-parti mekkanika huma attribwiti għal ħsara mill-għeja. Qabel il-ksur tal-għeja, il-komponenti normalment ma juru l-ebda deformazzjoni tal-plastik ovvja jew sinjali ta 'qabel il-falliment. Madankollu, il-ksur tal-għeja jseħħ f'daqqa u b'mod distruttiv, ħafna drabi jwassal għal ħsarat severi fit-tagħmir u inċidenti ta 'sikurezza. Il-ħsara mill-għeja ssegwi liġijiet speċifiċi tal-bidu u l-propagazzjoni u eventwalment tiżviluppa fi ksur sħiħ tal-għeja.

Definizzjoni ta' Għeja: L-għeja tal-metall tirreferi għad-deterjorament kontinwu tal-proprjetajiet mekkaniċi ta 'materjali metalliċi taħt azzjoni ċiklika ripetuta ta' stress jew strain alternanti.

Definizzjoni ta' Frattura tal-Għeja: Meta materjali metalliċi huma soġġetti għal stress u strain alternanti ċikliku fit-tul, iseħħu bidliet mikrostrutturali lokali u propagazzjoni kontinwa ta 'difetti interni, li jirriżultaw fid-degradazzjoni ta' proprjetajiet mekkaniċi u eventwali ksur sħiħ tal-komponenti. Dan il-proċess ta 'falliment huwa definit bħala ksur tal-għeja. L-istress li jinduċi ksur tal-għeja huwa ġeneralment ferm aktar baxx mil-limitu ta 'saħħa statika tal-materjal. Ksur ta 'għeja huwa kkaratterizzat minn okkorrenza f'daqqa, lokalità għolja, u sensittività għolja għal difetti tal-wiċċ u interni.

1. Morfoloġija Makroskopika Analiżi tal-Wiċċ tal-Ksur

L-oġġett ta 'riċerka ta' dan il-każ huwa stud bolt miksur użat fit-tagħmir tat-turbini tar-riħ. Il-karatteristiċi morfoloġiċi makroskopiċi tal-wiċċ tal-ksur huma analizzati kif ġej:

1. Il-ġnub t'isfel tax-xellug u tal-lemin tal-wiċċ tal-ksur jippreżentaw morfoloġiji irregolari konkavi u konvessi. In-naħa tax-xellug turi talja konvessa f'forma ta 'ark, filwaqt li n-naħa tal-lemin hija mqassma b'talja multipli ċkejkna bis-snien. L-ark ta 'isfel tal-ksur jifforma tarf li jaqta'.

2. Żona ċentrali kbira tal-ksur isservi bħala r-reġjun tal-propagazzjoni tax-xquq, miksija b'marki distinti tal-bajja, li huma karatteristiċi makroskopiċi tipiċi tal-ksur tal-għeja.

3. It-traċċi tas-sadid huma osservati fuq il-wiċċ tal-ksur taż-żona tal-bidu tal-qsim u ż-żona ta 'propagazzjoni tal-marka tal-bajja, ikkawżata minn espożizzjoni fit-tul għall-ambjent estern.

4. Iż-żona tal-ksur istantanju tippreżenta xoffa ta 'shear wiesgħa u fina b'wiċċ ta' ksur lixx u qawwi ħieles mis-sadid. Dan jindika li l-ksur finali seħħet malajr u jappartjeni għal ksur istantanju duttili.

5. Ix-xewk t'isfel tal-stud miksur għandu wiċċ lixx u qawwi bi traċċi ta 'frizzjoni ovvji, li jiffurmaw wiċċ lixx ta' ark iġġenerat minn frizzjoni ripetuta fit-tul.

6. L-ebda necking ovvju jew deformazzjoni ma jinstab fil-pożizzjoni tal-ksur, li teskludi l-possibbiltà ta 'ksur tat-tensjoni ta' tagħbija żejda.

2. Analiżi tal-Mekkaniżmu Makroskopiku tal-Ħsara

1. Xquq jibdew fin-naħa t'isfel tal-stud bolt. It-tarf tat-tqattigħ bla xkiel, it-talji bis-snien u l-lakuni f'forma ta 'ark fil-parti tal-qiegħ jiffurmaw reġjuni ta' konċentrazzjoni tal-istress, li huma s-sorsi oriġinali tal-bidu tal-qsim.

2. Il-karatteristiċi tal-marka tal-bajja fiż-żona tal-propagazzjoni tal-qasma huma prominenti. Fl-istadju tal-propagazzjoni inizjali, l-ispazjar tal-marki tal-bajja huwa żgħir, li jindika tkabbir ta 'xquq stabbli u bil-mod taħt stress tanġenzjali ċikliku. Fl-istadju ta 'propagazzjoni aktar tard, l-ispazjar jiżdied b'mod sinifikanti, u juri propagazzjoni aċċellerata ta' xquq u riskju ta 'falliment li qed jiżdied.

3. Ix-xoffa shear wiesgħa, fina u qawwija fiż-żona tal-ksur istantanju juri karatteristiċi tipiċi ta 'ksur duttili, li jipprova li l-stud jippossjedi saħħa u toughness imqabbla sew bi proprjetajiet mekkaniċi komprensivi eċċellenti.

4. Il-wiċċ lixx tal-ark fuq in-naħa tal-stud huwa morfoloġija ta 'frizzjoni tipika. Jindika li l-stud imġarrab stress alternanti laterali fit-tul, reċiprokat kontinwament waqt it-tħaddim, u ġġenera frizzjoni u estrużjoni ripetuti mal-ħajt tat-toqba tal-ger, u finalment ifforma wiċċ lixx illustrat.

Konklużjoni Makroskopika: Il-ksur tal-stud huwa ksur tipiku tal-għeja tal-liwi. Iż-żona ta 'ksur istantanju tippreżenta karatteristiċi favorevoli ta' ksur duttili mingħajr karatteristiċi ta 'ksur fraġli.

3. Analiżi tal-Morfoloġija Mikroskopika

Biex tiċċara aktar il-mekkaniżmu tal-ksur, twettqet skoperta mikroskopika tal-mikroskopju elettroniku tal-iskannjar (SEM) fuq il-kampjun tal-ksur biex tosserva l-karatteristiċi mikrostrutturali ta 'reġjuni differenti tal-ksur.

1. L-osservazzjoni SEM tiżvela striazzjonijiet distinti u regolari tal-għeja fiż-żona tal-propagazzjoni tal-qsim, li huma l-karatteristiċi mikroskopiċi ewlenin tal-ksur tal-għeja tal-metall u jikkorrispondu tajjeb mal-marki makroskopiċi tal-bajja, li jikkonfermaw in-nuqqas tal-għeja.

2. Numru kbir ta 'dimples distribwiti b'mod uniformi huma osservati f'immaġini SEM, li huma manifestazzjonijiet mikroskopiċi tipiċi ta' toughness materjali eċċellenti. Dan jaqbel max-xoffa shear wiesgħa fiż-żona tal-ksur makroskopiku u jivverifika l-koordinazzjoni raġonevoli tas-saħħa u l-plastiċità tal-stud.

3. L-ebda morfoloġija tal-ksur tal-qsim ta 'żona kbira ma tinsab fuq il-wiċċ kollu tal-ksur. F'żoni lokali jidhru ammont żgħir biss ta 'karatteristiċi ta' kważi-qsim, li jalternaw ma 'dimples. Dan jindika li l-materjal għandu fraġilità baxxa u taqbila ottimali ta 'saħħa u toughness.

Konklużjoni mikroskopika: Il-wiċċ oriġinali tal-studiżomm marki tal-għodda tat-tidwir bi ħruxija għolja tal-wiċċ, li jiffurmaw żoni ta 'konċentrazzjoni dgħajfa ta' stress. Waqt it-tħaddim tat-tagħmir, il-stud iġorr stress tal-liwi tanġenzjali li jalterna kontinwu, u l-marki tal-għodda tal-wiċċ huma illustrati f'wiċċ tal-ark lixx permezz ta 'frizzjoni ripetuta. Taħt liwi, ħabta u frizzjoni reċiproka ta 'frekwenza għolja fit-tul, il-mikroxquq preferenzjali jibdew f'difetti tal-wiċċ mhux maħduma u jiffurmaw sorsi ta' għeja. Bl-azzjoni kontinwa ta 'tagħbijiet li jalternaw, ix-xquq jinfirxu gradwalment u finalment iwasslu għal ksur tal-għeja tal-liwi b'ċiklu għoli. Il-karatteristiċi morfoloġiċi makroskopiċi u mikroskopiċi huma konsistenti ħafna, li juru li l-ksur f'daqqa hija kkawżata minn ħsara akkumulata tal-għeja tal-liwi.

4. Investigazzjoni fuq il-post u Analiżi tal-Kondizzjoni tax-Xogħol

Biex tiġi restawrata l-kundizzjoni attwali tax-xogħol tal-falliment, saru żewġ investigazzjonijiet fuq il-post fis-sit tat-turbina tar-riħ. Informazzjoni rilevanti inkluż it-tul tat-tħaddim tat-tagħmir, il-proċess tal-assemblaġġ, il-pożizzjoni tal-installazzjoni, il-morfoloġija tal-ksur u r-rekords tal-manutenzjoni ġiet ivverifikata biex jiġu ċċarati l-kundizzjonijiet tal-falliment.

Aktar minn tletin turbina tar-riħ ta '1.5 MW ilhom joperaw għal aktar minn tliet snin, u stud bolt wieħed biss miksur, li huwa każ ta' ħsara individwali. Spezzjoni fuq il-post turi li l-stud miksur kien installat b'devjazzjoni pożizzjonali. Naħa waħda tax-xejk twaħħlet mill-qrib il-wiċċ tat-tarf tat-toqba tal-ger mingħajr ebda vojt, filwaqt li n-naħa l-oħra kellha spazju kbir ta 'assemblaġġ. Id-devjazzjoni ta 'l-installazzjoni ikkawżat li l-stud jitgħawweġ u jirreċiproka kontinwament mat-tħaddim tat-turbini, li jiġġenera tagħbijiet laterali alternanti fit-tul u jinduċu riskji potenzjali ta' falliment ta 'għeja.

In-naħa mwaħħla mill-qrib tal-stud kienet bla vojt u inaċċessibbli għall-għodod, u dan juri li din il-pożizzjoni ġarrbet stress tanġenzjali ċikliku estremament għoli u kkawża diffikultà kbira fiż-żarmar aktar tard. Taħt stress kontinwu axjali alternanti vertikali, in-naħa tal-stud twaħħil mal-ħajt tat-toqba esperjenzat liwi, impatt u frizzjoni ripetuti mat-toqba tal-ger. Il-marki tat-tidwir oriġinali kienu jintlibsu kompletament, u jiffurmaw wiċċ ta 'ark lixx bħal mera b'karatteristiċi ta' frizzjoni ovvji.

It-turbina tar-riħ topera b'veloċità rotazzjonali ta '17 r/min għal 15-il siegħa kuljum, li tiġġenera madwar 15,300 ċiklu kuljum. Iċ-ċikli operattivi totali jilħqu 2.8 × 10⁶ fi żmien nofs sena u 2.0 × 10⁷ fi żmien tliet snin u nofs. Il-stud swings f'amplitudni żgħira ta 'madwar 4 mm b'amplitudni ta' stress baxx u livell baxx ta 'stress ġenerali, li jappartjenu għal kundizzjonijiet tax-xogħol ta' għeja ta 'ċiklu għoli ta' stress baxx tipiċi. Il-ksur huwa indott minn għeja tal-liwi akkumulata fit-tul taħt tagħbijiet laterali alternanti, li huwa każ tipiku ta 'ksur tal-għeja tal-liwi tal-bolt.

5. Sommarju Komprensiv

1. Il-mod ta 'falliment tal-stud huwa kkonfermat bħala ksur tal-għeja tal-liwi, aktar milli ksur ta' tagħbija żejda, ksur fraġli jew ksur ikkawżat minn difetti materjali.

2. Il-kawża ewlenija tal-falliment hija proċess ta 'assemblaġġ mhux xieraq. Id-devjazzjoni pożizzjonali twassal għal twaħħil mill-qrib unilaterali tal-stud mat-toqba tal-ger, li tirriżulta f'tensjoni tal-liwi tanġenzjali alternanti sostnuta. Il-ħsara tal-għeja takkumula kontinwament waqt it-tħaddim tat-tagħmir b'ċiklu għoli u eventwalment tikkawża ksur tal-għeja tal-liwi.