خدمات تست، آنالیز و داده برداری

خدمات آنالیز تجربی تنش (Experimental Stress Analysis Services)

 

آنالیز تجربی تنش با استفاده از استرین گیج ها یک حوزه بسیار حایز اهمیت در طراحی مهندسی به شمار می­رود.

محاسبات تئوری و عددی که در خلال همه طراحی­ها وجود دارند به نتایجی می­انجامند که تا حد بسیار زیادی به فرضیات و ساده­ سازی­هایی که در روند حل مسئله اتخاذ شده ­اند تا مسأله قابل حل شود، وابسته می ­باشند.

پس از اتمام محاسبات و طراحی، نمونه اولیه ساخته می­شود و اندازه­گیری تجربی تنش به منظور تأیید محاسبات و طراحی صورت می­پذیرد.

اندازه­گیری­ ها می­تواند تحت شرایط کنترل شده آزمایشگاهی و به منظور ارزیابی مدل مهندسی و یا تأیید قطعه و یا تحت شرایط واقعی عملیاتی قطعه و سازه و به منظور تعیین بارهای واقعی وارده و تعیین وضعیت واقعی توزیع تنش که در محاسبات طیف بار خستگی اهمیت ویژه­ای دارد، انجام گیرند.

اندازه­گیری­ تنش توسط کرنش­ سنج ­ها امکان تعیین تنش در هر نقطه­ای از سازه یا قطعه را میسر می­سازد.

اندازه­گیری تنش می­تواند در خلال طراحی یک سیستم برای زیرجزءها و اجزای کوچکتر سازه نیز انجام پذیرد تا ساخت مدل مهندسی هرچه دقیق تر و بهینه تر صورت گیرد و از تحمیل هزینه­ های هنگفت در ادامه کار جلوگیری به عمل آید.

آنالیز تجربی تنش در اموری چون بهینه سازی اجزا و قطعات، تست­های ایمنی و امور تحقیقاتی نیز جایگاه ویژه­ای دارد.

می­توان گفت بهینه سازی ابعادی قطعات کلیدی ترین دست آورد آنالیز تجربی تنش می­باشد که باعث می­شود

در هر قطعه به همان میزانی که لازم است متریال مصرف شود و در عین حال از ایمنی و قابلیت اطمینان و عمر خدمتی آن کاسته نشود.

اندازه­­گیری تنش در قطعات و سازه­ها به کمک اندازه­گیری کرنش توسط استرین گیج ­ها انجام می­پذیرد

و استرین گیج ها به یک ابزار ضروری در آنالیز تجربی تنش تبدیل شده­ اند.

صرفه نظر از اینکه کرنش به وجود آمده در قطعات از چه منبعی (اعمال بار خارجی، تنش­های حرارتی و یا تنش­های پسماند) باشند،

توسط استرین گیج ها قابل اندازه­گیری می­باشد. در استحکام سنجی قطعات می­ بایست تنش­های به وجود آمده از جانب هر یک از این سه منبع اندازه­گیری شده و بر هم کنش آنها مورد بررسی قرار گیرد.

 

 

 

 

رویه صحیح اندازه­گیری کرنش شامل مراحل مختلفی است که از آن جمله می­توان به مواردی چون انتخاب کرنش ­سنج و چسب مناسب، نصب صحیح، اخذ داده و تحلیل نتایج اخذ شده اشاره کرد که هر کدام از این مراحل می­باستی به درستی و دقت انجام پذیرند تا اطلاعات به دست آمده قابل اعتماد و بهره­برداری باشند.

خدمات قابل ارائه توسط شرکت مهندسی هوشمند حسگر در حوزه آنالیز تجری تنش

1. خدمات نصب کرنش­ سنج (Strain Gauge Installation)
2. خدمات داده برداری (Data Acquisition)
3. خدمات تست­های استحکام سنجی (Strength Evaluation Tests)

در ادامه به توضیح هر یک از موارد فوق می­پردازیم

1.خدمات نصب استرین گیج

 در خلال انجام اکثر تست­های استحکامی استاتیک و خستگی استرین گیج­ ها به منظور تعیین مقدار و تعیین توزیع تنش بر روی قطعات مورد تست نصب می­گردند.

این سنسور بر روی انواع قطعات آلومینیومی، فولادی، تییتانیومی و کامپوزیتی قابل نصب و بهره­برداری می­باشد.

همچنین کرنش­ سن ج­ها می­توانند بر روی قطعات و قسمت­های مختلفی از ماشین­ آلات یا سازه­های مهندسی نصب و مقادیر تنش­ها و نیروهای اعمالی به آنها را در فاز بهره­برداری اندازه­گیری نمایند.

استرین گیج ها توسط چسب های مخصوص در محل هایی که قصد اندازه گیری کرنش وجود دارد نصب می شوند.

نصب صحیح کرنش سنج ها یک فعالیت تخصصی است که نیاز به آموزش و تجربه دارد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

انتخاب نوع کرنش ­سنج و چسب و پوشش محافظ مناسب برای هر کاربرد و در ادامه، عملیات نصب، وایرینگ و ثبت و پردازش داده­ ها توسط پرسنل شرکت مهندسی هوشمند حسگر انجام می­پذیرد.

مایه افتخار ما خواهد بود که در هر یک از زمینه­های زیر ارائه کننده خدمات به شما باشیم:

• نصب استرین گیج بر روی انواع قطعات فلزی و کامپوزیت
• اندازه­گیری نیروهای محوری، خمشی، پیچشی و برشی بر روی قطعات در حین عملیات
• مقایسه نتایج تست و آنالیز المان محدود در محل های نصب کرنش­ سنج

استرین گیج­ ها و چسب ­های مورد استفاده از تولید کنندگان معتبر جهانی چون ,VISHAY HBM , TML و ZEMIC تهیه می­شوند.

 

 

 

 

 

 

2. خدمات داده­برداری

امکانات سخت افزاری و نرم افزاری

دستگاه داده­ برداری National Instruments و نرم­افزار LabVIEW

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تجهیزات داده­ برداری شرکت مهندسی هوشمند حسگر از شرکت معتبر National Instruments (NI) آمریکا که از طلایه داران حوزه اندازه­ گیری به شمار می رود تهیه شده­اند.

ماژولار بودن و امکان داده برداری با سرعت بسیار بالا و برای تعداد کانال بالا از ویژگی­های دستگاه­های ساخت این شرکت می­باشد.

شرکت NI به منظور مدیریت تست و اندازه­گیری نرم افزار LabVIEW را توسعه داده است که با سخت­افزارهای تولیدی این شرکت کاملا سازگار بوده و مهندس تست به راحتی می­تواند تمام خواسته­ ها و محدودیت­ های مد نظر کارفرما را در روند اجرای تست اعمال نماید.

کارشناسان شرکت مهندسی هوشمند حسگر آموزش­های لازم جهت بهره­ برداری از سخت­ افزارها و نرم ­افزارهای شرکت NI را طی نموده اند.

خدمات تست­های استحکام سنجی سازه­ای

تست­های استحکامی در صنایع مختلف از جمله هوافضا، ریلی، اتومبیل سازی، نیروگاهی، ماشین سازی، کشتی­ سازی، صنایع نفت و گاز و …

به منظور ارزیابی استحکام استاتیکی قطعات و مجموعه­ ها و تخمین عمر خستگی آنها اجرا می­شوند. در ادامه به ذکر جزئیات بیشتر در دو حوزه هوافضا و ریلی پرداخته می­شود.

حوزه هوافضا

در روند توسعه و ساخت محصولات هوایی اجرای تست­های سازه­ای به منظور تأیید استحکام استاتیکی یا خستگی مجموعه­ ها و قطعات و یا به منظور اخذ تأییدیه از مراجع ذیصلاح امری اجتناب ناپذیر می­باشد.

تست ­ها می­توانند به منظور تعیین بار شکست، تأیید حسن انجام کار پیمانکاران ساخت قطعات و یا تأیید و به روز رسانی مدل­های المان محدود انجام گیرند.

این تست­ها از آغازین مراحل طراحی محصول در قالب تست­های استاندارد تعیین خواص متریال (Coupon Test) شروع می­شوند و به تست مجوعه­ ها و زیر سیستم ­ها ادامه یافته و نهایتاً به تست مقیاس کامل ­­   (Full Scale) سازه هوایی ختم می­گردد.

در ادامه خدمات قابل ارائه توسط این شرکت در حوزه تست و اندازه­گیری محضرتان خواهد گذشت.

برنامه ­ریزی و اجرای تست­های استحکامی استاتیک (Static Strength Tests)

اجرای تست­های استحکامی استاتیک بر روی قطعات مهندسی در واقع شالوده کار استحکام سنجی را شکل می­دهد.

اهمیت تست­های استاتیک تا به جایی است که بسیاری از تست­های دینامیک و ضربه را نیز می­توان با اعمال ضرایبی در بار به صورت استاتیک اجرا نمود.

اجرای تست­های استاتیک شامل دو بخش اصلی می­باشد.

بخش اول طراحی فیکسچرها و ادوات بارگذاری است که بتواند شرایط مرزی و نیرویی یکسان با شرایط واقعی قطعه را در محیط آزمایشگاه شبیه ­سازی نماید. بخش دوم مربوط به تجهیز قطعات و مجموعه­ های مورد تست به سنسورهای مورد نیاز و یکپارچه سازی آنها با سیستم داده­برداری و ثبت و تحلیل داده­ها می­باشد.

شرکت مهندسی هوشمند حسگر از توانایی برنامه­ ریزی و تدوین پلان تست­های استاتیک، طراحی و ساخت فیکسچرها و اداوات مورد نیاز برای شبیه­ سازی شرایط مرزی و نیرویی، نصب سنسورها، پیکربندی دستگاه داده­برداری و ثبت و تحلیل داده­ های تست و در نهایت نگارش گزارش تست برخوردار است.

 

 

 

 

 

برنامه ریزی، ابزابندی و اجرای تست های پروازی به منظور تعیین بارهای عملیاتی (ّFlight Load Measurements)

یک از مهمترین پارامترهای مورد نیاز جهت برنامه­ریزی و اجرای تست­های خستگی برای یک قطعه یا مجموعه، آگاهی از سطح و فرکانس بارهای وارده به آن قطعه در شرایط واقعی پرواز می­باشد.

یک از تکنیک­ های متداول برای تعیین این بارها، اندازه­گیری بارها توسط کرنش ­سنج ­های کالیبره شده است.

روند کار به این گونه است که با توجه به ماهیت بارهای اعمالی به یک قطعه، ابتدا سنسورهای کرنش­سنج در موقعیت­های مختلف از آن نصب شده و این استرین گیج ها بر روی زمین کالیبره می­شوند.

سپس اندازه­گیری از این استرین گیج­ ها در فاز پرواز سطح و فرکانس بارهای واقعی وارده به آن قطعه یا مجموعه را تعیین خواهد نمود.

علاوه بر سنسورهای کرنش ­سنج سنسورهایی چون شتاب سنج، AHRS ، سنسور دما و سنسور سرعت و ارتفاع نیز در خلال تست­های پروازی مورد بهره ­برداری قرار می­گیرند.

برنامه­ ریزی و اجرای تست­های خستگی(Fatigue Tests)

تست­های خستگی به منظور تعیین ارتباط بین سطح تنش­ها و تعداد دفعاتی که این تنش­ها می­تواند به یک قطعه وارد شود برنامه­ریزی و اجرا می­گردند.

با مشخص شدن ماهیت بارهای وارده به قطعات در فاز بهره­برداری عملیاتی، تیم خستگی شرکت مهندسی هوشمند حسگر کار تبدیل بارهای واقعی به بارهای آزمایشگاهی را انجام خواهد داد.

فیکسچرها و ادوات بارگذاری برای اجرای تست­های خستگی طراحی و ساخته خواهند شد و بعد از تجهیز قطعه به سنسورها که غالباً سنسورهای استرین گیج  می­باشند

کار اجرای تست خستگی به منظور تعیین نقاط ضعف مجموعه ­ها و تعیین عمر قطعات آغاز خواهد شد.

مقادیر بارهای اعمالی و تنش­های ایجاد شده در قطعات طی دوره کامل اجرای تست خستگی به کمک دستگاه­های داده­برداری ثبت و در اختیار طراحان قرار خواهد گرفت.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آنالیز المان محدود (Finite Elements Analysis)

            در روند استحکام سنجی و تایید یک محصول یا قطعه مهندسی دو مقوله تست و آنالیز بسیار حیاتی و جدایی ناپذیرند

و به عبارتی هر یک باید تایید کننده دیگری باشند. نتایج تستی که از نتایج آنالیز دورباشد و نتایج آنالیزی که از نتایج تست دورباشد هیچ کدام قابل اتکا نخواهند بود.

لذا وجود آنالیزهای المان محدود در کنار کارهای تست تجربی امری ضروری است.

شرکت مهندسی هوشمند حسگر به عنوان یک شرکت فعال در زمینه تست­های تجربی، تیم کاری خود را توسط کارشناسان بسیار با تجربه در زمینه ساخت مدل­های المان محدود و انجام آنالیزهای پیشرفته کامل نموده است

تا بتواند بسته کاملی از روند تایید یک محصول از نظر استحکام به مشتریان خود ارائه نماید. شالوده کارهای المان محدود در شرکت مهندسی هوشمند حسگر بر نرم­افزار NASTRAN که نرم افزار مورد تایید و استفاده NASA می­باشد قرار گرفته است.

نام NASTRAN نیز از عبارت NASA STRUCTURAL ANALYSIS اقتباس شده است. البته در صورت تمایل کارفرما، انجام آنالیزها توسط سایر نرم­افزار های این حوزه مانند Abaqus و Ansys نیز امکان پذیر می­باشد.

 

 

 

 

 

 

  خدمات تست و اندازه­گیری در صنایع ریلی (Tests and Measurements for Rail Vehicles)

در دنیای کنونی مباحث مربوط به ایمنی و قابلیت اطمینان روز به روز از اهمیت بیشتری برخوردار می­شوند و استانداردهای حاکم بر محصولات قوانین سختگیرانه­تری را برای حفظ ایمنی در حوزه­های مختلف وضع می­نمایند.

صنایع ریلی نیز به عنوان یکی از صنایع بسیار مهم در جوامع بشری از این قاعده مستثنی نبوده و استانداردهای بین­المللی بسیار زیادی برای ارزیابی قسمت­های مختلف این صنعت بزرگ وضع شده و نهادهای بین­المللی نیز مسئول نظارت بر اجرای صحیح این استانداردها شده­اند.

انجام تست­ها و بررسی نتایج آنها یک ابزار قدرتمند و کارا جهت ارزیابی مطابقت یک محصول با استاندارد حاکم بر آن می­باشد.

در حوزه حمل و نقل ریلی، تست­های استحکامی و عملکردی متنوعی توسط استانداردهای حاکم بر این حوزه طرح شده است که هم برای سازندگان و هم برای بهره­برداران قابل و لازم الاجراست.

یکی از پایه­های اصلی اجرای یک تست، بحث سنسورینگ و داده­برداری و تحلیل نتایج می­باشد

که شرکت مهندسی هوشمند حسگر با برخورداری از زیرساخت­های لازم در این زمینه اعم از تجهیزات و نیروی انسانی مورد نیاز آماده ارائه خدمات می­باشد. در ادامه توضیحات کاملتری ارائه خواهد شد.

توانمندی­های شرکت مهندسی هوشمند حسگر در زمینه تست و اندازه­گیری در حوزه صنعت ریلی

1- ساخت مدل ریاضی و FEM از قطعات و مجموعه­ ها

2- تدوین برنامه تست منطبق بر استانداردهای حاکم

3- طراحی و ساخت تجهیزات و فیکسچرهای مورد نیاز جهت اجرای تست­ها

4- نصب سنسورها و سیستم­های اندازه­گیری

5- اجرای تست­های استحکامی استاتیک و خستگی در محیط آزمایشگاه

6- اجرای تست­های عملکردی حین حرکت و مانیتورینگ طولانی مدت ریل و ابنیه

7- مستندسازی نتایج تست

تست ­های استحکامی وسایل حمل ونقل ریلی

تست­های استحکامی منطبق با استاندارد EN 12663 و به منظور ارزیابی استحکام سازه تحت اثر بارهای مختلف قائم و طولی بر روی قطار انجام می­پذیرد. بارگذاری در محیط آزمایشگاه به صورتی انجام می­گیرد که که شرایط واقعی عملکرد وسیله را شبیه­ سازی نماید.

در تعدادی از نقاط مبنا میزان تنش­های مکانیکی ایجاد شده توسط سنسورهای استرین گیج قرائت گشته و به منظور اعتبارسنجی مدل المان محدود به کار گرفته ­شود.

تست­های استحکامی می­توانند به صورت استاتیک، خستگی و یا ارتعاشاتی تعریف شوند.

تجهیزات قابل­ حمل این امکان را فراهم می­کند که کلیه تست­ ها در سایت سازندگان اجرا شود.

همچنین امکان اندازه­گیری بارهای وارده به بوژی و سایر اجزا در هنگام عملکرد واقعی قطار وجود دارد تا از روی نتایج به دست آمده بتوان بارهای طراحی را تأیید و اصلاحات احتمالی را اعمال نمود.

تست اجزای وسایل نقلیه ریلی

1- فریم بوژی(Bogie Frame)

 به جرأت می­توان از فریم بوژی به عنوان یک از حساسترین قسمت­های قطار نام برد.

علت این ادعا آن است که فریم بوژی واسطه بین واگن و ریل است و تمام بارهای وارده به واگن از طریق این قطعه به ریل منتقل می­گردد و این قطعه تحت اثر شدیدترین بارهای دینامیکی و خستگی واقع می­شود.

استانداردهای مختلف نحوه اجرای تست­های فریم بوژی را بیان کرده­اند که به عنوان نمونه می­توان به موارد زیر اشاره نمود:

• استاندارد EN 13749 روش اجرای تست استاتیک و خستگی فریم بوژی
• استاندارد JIS E4208 روش اجرای تست نیروهای استاتیک روی فریم بوژی
• استاندارد UIC 510-4 و UIC 510-3 روش اجرای تستهای استاتیک تحت بارهای استاتیک، تست استاتیک جهت شبیه­سازی نیروهای سیر، آزمایش­های خستگی برای تعیین حد دوام و عمر فریم بوژی

2- سازه بدنه(Body Structure)

• گزارش ERRIB 12 RP17 برنامه آزمايش سازه واگن با بدنه فولادي را در سه قسمت آزمايش استاتیک (شامل بارگذاري فشاري و كششي، بارهاي عمودي، بارهاي عمودي همزمان با اعمال بار فشاري واندازه ­گيري سختي پيچشي)، مقاومت ديناميكي و آزمايشات سواري و ويژه ارائه نموده است.
• استاندارد EN12663 تست­های تأیید استحکام سازۀ بدنه را برای بارهای ضربه، ارتعاش و خستگی بیان می­کند.
• استاندارد UIC 566 نحوه بارگذاری بدنۀ واگن مسافربری و نیروهای آزمایش صندلی را تعیین کرده است.
• استاندارد JIS E 7105 اعمال نیروهای استاتیک وارد بر بدنه را بیان کرده است.

تست­ های عملکردی وسایل نقلیه ریلی (تست­های کیفیت سواری، تست­های ضربه و ارتعاشات)

(Rail Vehicle Performance Tests (Handling Quality, Impact and Vibrations)

• استاندارد UIC 518 ، ISO 2631-4 ، و ENV12299 روش­های تعیین ضریب راحتی ارتعاشی مسافر را تعیین میکند.
• استاندارد EN6137 روش اجرای تست­های ارتعاشی اجزای روی بوژی و محور چرخ را تبیین کرده است.
• استاندارد JIS E4031 روش تست ارتعاشی و استاندارد JIS 4032 روش تست شوک را بیان می­کنند.

نمونه­ای از کارهای انجام شده

تست بوژی LSd1  Y25

بوژی Y25 LSd1 یک بوژی اروپایی استاندارد و خوشنام می­باشد که تعداد بسیار زیادی از این بوژی توسط شرکت­های حمل و نقل ریلی بار مورد استفاده قرار گرفته است.

این بوژی از یک ساختار ساده ولی بسیار کارآمد برخوردار است.

در ایران این بوژی توسط سازندگان مختلف از جمله شرکت ایریکو و شرکت آروین تبریز در حال تولید می­باشد. در خلال بهار 1394 تست­های استحکامی این بوژی در محل شرکت آروین تبریز در حضور نمایندگان راه­آهن جمهوری اسلامی ایران انجام گرفت.

در این تست­ها تعداد 43 عدد کرنش­سنج در نقاط بحرانی سازه که از طریق آنالیز المان محدود مشخص شده بودند نصب و در هنگام بارگذاری بوژی توسط جک­های هیدرولیک میزان تنش در این نقاط به صورت آنلاین اندازه­گیری و ثبت شد.

کار نصب سنسورهای کرنش­ سنج ، وایرینگ، پیکربندی سیستم داده­برداری و آنالیز داده­های تست توسط شرکت مهندسی هوشمند حسگر صورت پذیرفت.

از نقاط قوت این کار مانیتورینگ آنلاین مقادیر تنش حین بارگذاری بود که به ناظران تست این امکان را فراهم می­کرد که در هر حالت بارگذاری محل و مقدار بیشینه تنش را مشاهده نمایند.

کار ثبت داده­ ها توسط کارت داده­ برداری ساخت شرکت National Instruments(NI) آمریکا و نرم­افزار LabVIEW که یک نرم­افزار بسیار قدرتمند در زمینه مدیریت تست است صورت پذیرفت.

نمایی از دستگاه تست بوژی ساخت شرکت آروین تبریز

نصب کرنش­ سنج­ های تک و سه جهته روی نقاط مختلف بوژی