prezentare teza licenta2
TRANSCRIPT
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
1/70
TTEZA DE DOCTORATEZA DE DOCTORAT
CERCETRI TEORETICECERCETRI TEORETICE SI EXPERIMENTALESI EXPERIMENTALEPRIVINDPRIVIND NCERCRILE NCERCRILE ACCELERATEACCELERATE DEDE
FIABILITATEFIABILITATE
Conductor tiinific: Prof. dr. ing. Ionel MARTINESCU
Universitatea Transilvania din BraovFacultatea de Inginerie Tehnologic
Catedra T.C.M.
Drd. ing. Sebastian Marian ZAHARIA
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
2/70
CUPRINS
STADIUL ACTUAL AL CERCETARILOR PRIVIND NCERCRILE DE FIABILITATE
STUDII TEORETICE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
MODELE DE ACCELERARE UTILIZATE PENTRU MODELAREA NCERCRILOR ACCELERATE
PROIECTAREA PLANURILOR DE NCERCARE ACCELERAT
CERCETRII EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE
FIABILITATE. STUDII DE CAZ.
CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUII PERSONALE. DEZVOLTRI VIITOARE IMODALITII DE VALORIFICARE A REZULTATELOR.
11
22
33
44
55
66
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
77
OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
3/70
CAPITOLUL 1. STADIUL ACTUAL AL CERCETARILORPRIVIND NCERCRILE DE FIABILITATE
Fiabilitate
Proiectat
Experimental
Operaional
Fiabilitatea unui produs determinat pebaza considerentelor privind cerinele defuncionare prin analogie cu alte produsesimilare sau prin calcule adecvate acestui
domeniu.
Fiabilitatea unui produs determinat pebaza experimental, n laboratoare, staiide ncercri sau standuri de prob, unde aufost create condiii asemntoare cu cele
din mediu ambiant.
Fiabilitatea unui produs determinat pebaza rezultatelor privind comportarea nexploatare pe o anumit perioad de timp,a unui numr determinat de elemente cu
caracteristici identice.
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
4/70
CAPITOLUL 1. STADIUL ACTUAL AL CERCETARILORPRIVIND NCERCRILE DE FIABILITATE
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Costurile relative ale
companiei pentru
remedierea defectelor
Planificare Concepereaprodusului
Fabricareadesignului
Producie ncercare Livrare
Stadiul unde defectul a fost descoperit
Din punct de vedere al eficienei economice modificrile asupra produsului ar trebui fcute nfaza de proiectare i nu n aceea de producie sau livrare. n companiile americane a fost realizato statistic pentru a se cunoate unde sunt descoperite mai multe defecte n timpul unui ciclu devia al unui produs, dar i costurile aferente remedierii acestor defecte.
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
5/70
CAPITOLUL 1. STADIUL ACTUAL AL CERCETARILORPRIVIND NCERCRILE DE FIABILITATE
PRINCIPALI INDICATORI DE FIABILITATE UTILIZATI IN DOMENIULINCERCARILOR DE FIABILITATE
Funcia de fiabilitate R(t)
Funcia de nonfiabilitate F(t)
Densitateade probabilitate atimpului de funcionare f(t)
Rata de defectare z(t)
Media timpului de funcionarem(t)
Dispersia timpului defuncionare (D)
Abaterea medie ptratic a
timpului de funcionare
0
( / ) ( ) 1 ( ) ( )( )
( ) ( ) 1 ( )lim
t
P t T t t T t dR t f t f t z t
t dt R t R t R t ( p
e ( "! ! ! !
(
dttfmtD !!g
)()(0
2W
0
( )( ) lim
t
t t tf t
t( p e (
!(
dttfmtD !g
)(
2
0
dttft
!!g
)()(0
2
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
R(t)=P(T>t)
F(t)=P(Tt)
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
6/70
CAPITOLUL 1. STADIUL ACTUAL AL CERCETARILORPRIVIND NCERCRILE DE FIABILITATE
PRINCIPALELE REPERTIII STATISTICE UTILIZATE IN DOMENIULINCERCARILOR DE FIABILITATE
Repartiia normalREPARTITIISTATISTICE
Repartiia lognormal
Repartiia Weibull Repartiia Exponenial
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
7/70
CULEGEREADATELOR
EXPERIMENTLE
VERIFICAREA
OMOGENITTII
STATISTICE AADATELOR
EXPERIMENTALE
REPREZENTARE
A GRAFICA A
DATELOR
EXPERIMETALE
ADOPTAREA
REPARTIIEI
TEORETICE
ESTIMAREA
INDICATORILOR
STATISTICI AI
REPARTIIEI
TEORETICE
VALIDAREA
REPARTIIEI
TEORETICE
1.1.4. ANALIZA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Exploatare,ncercri,Simulare
Verificareacaracterului
aleator
Normal,Lognormal,Exponenial,
Weibull
Metoda grafica
Metoda celor mai micipatrate
Metoda momentelorMetoda verosimilitii
maxime
Testul Kologorov Smirnov,Testul Cramer von Mises,
Testul 2
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
8/70
1.2. PRINCIPII DE BAZ PRIVIND NCERCRILE DE FIABILITATE
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
CERCETAREA PIEEI(organizarea unei echipe de specialiti n fiabilitate; analiza documentaiei de fiabilitate; planificarea i
specificaiile privind fiabilitatea)
DEZVOLTAREA PRODUSULUI(fiabilitatea previzional; studiul solicitrilor; analiza modurilor de defectare i a efectelor defectrilor;arborele de defectare; calificarea prototipului; ncercrile accelerate; ncercri de estimare a fiabilitii;
ncercri agravate; analiza capabilitii procesului)
A RI A IA PRODUSULUI(planuri i diagrame de control ale procesului; analiza capabilitii procesului; ncercri de eliminare a
defectelor latente sub aciunea solicitrilor; acceptarea eantionrii, ncercrile accelerate)
EXPLOATAREA PRODUSULUI(estimarea fiabilitii; dezvoltarea planului de garanie; detectarea defectelor n exploatare; analiza
informaiilor din perioada de garanie; analiza feedback-ului clienilor; implementarea procesului 6)
SCOATEREA DIN UZ A PRODUSULUI
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
9/70
1.2. PRINCIPII DE BAZ PRIVIND NCERCRILE DE FIABILITATE
Informaiile privind fiabilitatea se obin, n principal, prin urmrirea comportrii produselor
n exploatarea real. Pe lng acestea, informaii privind fiabilitatea se obin n decursulncercrilor, efectuate pe standuri sau n laboratoare adecvate.
Fr a include acest procedeu, care prezint o serie de avantaje, se impune i utilizareametodei ncercrilor, pentru care se cere s se asigure, pe ct posibil, condiiile din timpulexploatrii reale, att prin reproducerea gamei solicitrilor interne, ct i cele de mediu ambiant.
Informaii cu privire lafiabilitate
ncercri Modelareaexploatri
Din exploatare
Clasificarea informaiilor cu privire la fiabilitate
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
10/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
Dup procedura dencercare
Estimare a fiabilitii (RDT)Dezvoltare
Fabricaie
Agravate (HALT)
HASS
ESS
HASA
Dupobiectiv
Cu rol de diagnoz
Pentru controlul indicatorilor de fiabilitate
Pentru determinarea indicatorilor de fiabilitate
Pentru determinarea fiabiliti operaionale
Complete
Cenzurate
Trunchiate
Secveniale
n condiii reale
n condiii simultane
Fr nlocuire
Cu nlocuire
Fr nlocuire
Cu nlocuire
ncercri defiabilitate
Dup regimul de lucruNormale
Accelerate
Graduale
Dup volumul produselor
Dup natura produselor
Dup structuraproduselor
La nivelul lotului
La nivelul eantionului
Nereparabile
Reparabile
Pe elemente
La nivelul sistemului
Dup etapan care se afl produsul
De eliminare adefectelor latente
Clasificarea ncercrilor de fiabilitate
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
11/70
1.3. CONCLUZII ASUPRA STADIULUI ACTUAL PRIVINDINCERCARILE DE FIABILITATE
- fiabilitatea este o problem complex avnd n vedere caracterul probabilistic alcaracteristicilor de fiabilitate i faptul c determinarea lor presupune ncercri ndelungate defiabilitate;
- n situaiile n care urmrirea comportrii n exploatare nu se poate utiliza, fie datoritcaracterului de noutate al produsului, fie din nevoia obinerii unor informaii rapide asupraindicatorilor de fiabilitate se utilizeaz ncercrile de fiabilitate;
- organizarea i realizarea activitilor aferente efecturii ncercrilor de fiabilitate necesit odotare adecvat, personal specializat i timp ndelungat cu importante cheltuieli de energie,munc, materiale i produse testate;
- dei ncercrile de fiabilitate reprezint ntr-un program complex de fiabilitate componentacea mai scump, atunci cnd sunt bine proiectate i desfurate, ele determin efecteeconomice i de durat deloc de neglijat;
- este necesar stabilirea unei concordane ntre rezultatele i indicatori stabilii pe bazancercrilor i cei estimai pe baza informaiilor din exploatare;- ncercrile de fiabilitate se bazeaz pe calculul i analiza statistic a informaiilor numerice
acumulate asupra comportrii produselor n timpul testelor, astfel nct s se estimezenumeric indicatorii de fiabilitate;
- condiiile de funcionare i de mediu utilizate la ncercri trebuie pe ct posibil, s acopere
condiiile corespunztoare utilizrii efective n exploatare a produsului;
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
12/70
1.3. CONCLUZII ASUPRA STADIULUI ACTUAL PRIVINDINCERCARILE DE FIABILITATE
- n cazul cnd durata ndelungat a ncercrilor ridic nepermis de mult costul operaiunilor iatunci cnd nevoia obinerii rapide a informaiilor asupra unui produs este presant, seutilizeazncercrile accelerate de fiabilitate;
- testele agravate (HALT - Highly Accelerated Life Stress) au ca obiectiv principal identificareadefectelor din faza de concepie i dezvoltare ale produselor industriale utilizndu-se diferitesolicitri (temperatur, vibraii). Se realizeaz o analiz asupra defectelor identificate i apoi
se implementeaz aciunile corective corespunztoare. Utiliznd astfel de teste se obinproduse mai robuste i cu limite de funcionare ct mai extinse.- testele de confirmare a fiabilitii (RDT Reliability Demonstration Testing) i testele
accelerate (ALT Accelerated Life Testing) au ca scop principal determinarea indicatorilorde fiabilitate (funcia de fiabilitate, funcie de nonfiabilitate, rata de defectare, densitatea de
probabilitate, MTBF). Contrar ncercrilor agravate, nivelul solicitrii aplicat la ncercrile
accelerate este inferior limitelor distructive (tehnologice);- teste de eliminare a defectelor latente (teste de selecie) n francez se utilizeaz termenul,,deverminage, iar n englez termenul ,,screening. Exemple de astfel de teste: ESS(Environmental Stres Screening), HASS (Highly Accelerated Stress Screening), HASA(Highly Accelerated Stress Audit). Acestea sunt teste calitative, nedistructive, cu ajutorulcrora se descoper i elimin defectele latente care apar n faza de producie.
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
13/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
2. OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORATCa urmare a concluziilor rezultate din studiul efectuat asupra stadiului actual al cercetrilor
privind ncercrile de fiabilitate se desprinde obiectivul principal al lucrrii, i anume:Studiul teoretic i experimental al ncercrilor accelerate de fiabilitate, n vedereareducerii timpului de testare i a cheltuielilor materiale, extrapolnd rezultateledin regimul accelerat de testare n regimul normal de testare.
Realizarea obiectivului principal al lucrrii se va face prin urmtoarele subobiective: fundamentarea conceptual a modului de realizare a ncercrilor accelerate utilizate la testarea
produselor industriale; elaborarea modelelor statistice utilizate n ncercrile accelerate de fiabilitate; optimizarea procesului de testare a produselor industriale, prin utilizarea unor soft-urispecifice; implementarea ncercrilor accelerate de fiabilitate n ciclul de via al produselor industriale i
proiectarea planurilor de testare accelerat; verificarea elaboratelor teoretice, prin efectuarea unor ncercri accelerate de fiabilitate asupraunor produse industriale; determinarea indicatorilor de fiabilitate (funcia de fiabilitate, funcia de nonfiabilitate, rata dedefectare, densitatea de probabilitate etc.) n regim normal de testare a unor produse industriale,
pe baza datelor obinute n regim accelerat de testare; analiza comparativ a datelor provenite din ncercrile accelerate i a celor rezultate din
simularea solicitrii cu element finit a produselor care fac obiectul studiilor de caz.
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
14/70
CAPITOLUL 3. STUDII TEORETICE PRIVIND NCERCRILEACCELERATE DE FIABILITATE
CALITATIVE practicianul este interesat sidentifice defectele produselor frs determine durata de via
(funcionare) n condiii normale detestare. Analiza ulterioar adefectelor i implementareaaciunilor corective vor duce lambuntirea fiabilitii produselor
analizate
CANTITATIVE practicianul este interesat sdetermine durata de via a produselor supuse funcionrii n
condiii normale de testare, dar i aindicatorilor de fiabilitate (funciade fiabilitate, funcia denonfiabilitate, densitatea de probabilitate, rata de defectare,
B10)
NCERCRI ACCELERATE
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
15/70
3.1. ASPECTE TEORETICE PRIVINDNCERCRILE ACCELERATE CALITATIVE
f1(s)f2(r)
s,r
Solicitarenormal
Defecte
Rezisteniniial
mbtrnire
f1(s)f2(r)
s,r
Solicitarenormal
Defecte
Rezisteniniial
Cretereasolicitrii
SIMULARE
STIMULARE
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
16/70
3.2. PARTICULARTILE NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
sn sa1 sa2 sa3
Densitatea deprobabilitate la nivelul 1
de solicitare accelerat
Densitatea deprobabilitate la nivelul 2
de solicitare accelerat
Densitatea deprobabilitate la nivelul 3
de solicitare accelerat
Durata defuncionare
Solicitare
Durata medie
de funcionarela regimnormal
de testare
Principiul ncercrilor accelerate
A
m1
m2
m3
ncercrile accelerate de fiabilitate se realizeaz prin solicitarea produselor testate la niveluride solicitare mai intense dect cele din condiiile normale de funcionare cu scopul de a scurtatimpul de ncercare i de a reduce cheltuielile materiale aferente acestor ncercri.
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
17/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
SOLICITARETemperatur
Umiditate
Curentulelectric
Putereadisipat
Solicitaremecanic
Solicitarechimic
Principalele tipuri de solicitri utilizate la ncercrile accelerate
3.2. PARTICULARTILE NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
18/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
Utilizarea i implementarea ncercrilor accelerate n etapele ciclului de via a produselor
industriale are urmtoarele avantaje: ofer premizele unor decizii i soluii constructive i tehnologice aplicabile nainte delansarea produsului de serie;
face posibil depistarea rapid a produselor cu fiabilitate sczut pentru c estimareaindicatorilor de fiabilitate se face ntr-un timp ct mai scurt;
reducerea timpului de testare a produselor de la 3-20 ori, rezultnd un timp ct mai scurtpentru introducerea pe pia a acestora; scderea costurilor de dezvoltare i respectiv a costurilor materiale; costurile privind perioada de garanie a produselor au o reducere semnificativ, datoritfaptului c aceste produse au o fiabilitate crescut, ca urmare a testrii lor la niveluri desolicitri intense;
rata de defectare se reduce prin testarea accelerat a produselor nc din fazele timpurii dedezvoltare a acestuia.
Un concept important n domeniul ncercrilor accelerate este reprezentat de factorul deaccelerare se poate scrie n funcie de durata de funcionare ca fiind raportul dintre duratade funcionare la nivelul de solicitare normal la un procent de defectare de 50% dinproduse i durata de funcionare la nivelul de solicitare accelerat corespunztoareprocentului de defectare de 50% din produse .
3.2. PARTICULARTILE NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
19/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
3.3. METODE DE ACCELERARE A SOLICITRILOR
METODE DE ACCELERARE
Suprasolicitare
Solicitare constant
Solicitare n trepte
Solicitare progresiv
Solicitare ciclic
Solicitare aleatoare
Schimbarea niveluluiunui factor de control
Creterea gradului deutilizare
Creterea vitezei
Reducerea timpului de repaus
Reducerea pragului dedefectare
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
20/70
3.3. METODE DE ACCELERARE A SOLICITRILOR
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATESolicitareSolicitareSolicitare
Subeantion n
Subeantion 2
Subeantion 1
Timp
Solicitare
Solicitare constant
Sa1
Sa2
Sa3
Subeantion n
Subeantion 2
Subeantion 1
Solicitare n trepte
Solicitare
Timp
Subeantion 1Subeantion 2
Subeantion n
Solicitare
TimpSolicitare progresiv
Subeantion 1
Subeantion n
Solicitare
TimpSolicitare ciclic
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
21/70
CAPITOLUL 4. MODELE DE ACCELERARE UTLILIZATE LA MODELAREANCERCRILOR ACCELERATE
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
4.1. CLASIFICAREA MODELELOR DE ACCELERARE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
22/70
Reprezentarea grafic a dependenei dintre durat de funcionare - solicitare
4.2. MODELELE STATISTICE UTILIZATE LANCERCARILE ACCELERATE
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
23/70
Nr.crt. DENUMIREMODEL RELAIE PARAMETRUACCELERAT
DOMENIU DE
UTILIZARE
1. ARRHENIUS TEMPERATURA
Difuzia intermetalic, Materiale
plastice, Reaciilechimice,Celulele bateriilor,
Filamente.
2. IPL (LEGEA
PUTERII
INVERSE)
NONTERMIC(TENSIUNE,
VIBRAII)
Componente mecanice dinindustria de maini i industria
aeronautic.
3. EYRING
TEMPERATURASAU
UMIDITATEA
Produse epoxidice
4.TEMPERATUR -
UMIDITATETEMPERATUR
I UMIDIATATEElectronic (condensatori,
conductori de aluminiu)
5.BAZOVSKI
TENSIUNE SAU
VIBRAIIITEMPERATUR
Solicitri mecanice unde
defectarea se produce n
prezena temperaturii
KTAE
AetR
!
nKVVL 1!
! VB
A
eV
VL1
Ub
VAeUVL
!J
,
V
B
neU
CUVL
!,
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
4.2. MODELELE STATISTICE UTILIZATE LA NCERCARILE ACCELERATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
24/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
4.2. MODELELE STATISTICE UTILIZATE LA NCERCARILE ACCELERATE
4.2.3. Modelul Legea Puterii Inverse - IPL (Inverse Power Law)
- este frecvent utilizat pentru ncercri accelerate la care solicitarea nu depinde de temperatur(non-termic); se aplic pentru descrierea proceselor de defectare la o gam variat de produsecum ar fi: componente electronice dar i componente mecanice (supuse la oboseal datoratsolicitrii mecanice);- relaia factorului de accelerare are relaia:
Modelul IPL - Weibull
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
25/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
5. PRIECTAREA PLANURILOR DE NCERCARE ACCELERAT
Estimarea duratei de funcionare implicextrapolarea de la niveluri mai intense alesolicitrii prin folosirea unui model deaccelerare i astfel include eroarea modeluluii incertitudinea statistic. Uneori, eroarea
modelului o depete pe cea statistic.Eroarea modelului poate fi redus saueliminat printr-o mai bun nelegere amecanismelor de defectare i prin folosireaunui model de accelerare mai adecvat, ntimp ce incertitudinea statistic poate fi
redus prin alegerea atent a unui planadecvat de ncercare.
a Planuri subiective
b Planuri standard
c Planuri standard cele
mai bune
d Planuri optime din
punct de vedere statistic
e Planurile de compromis
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
26/70
CAPITOLUL 6. CERCETRI EXPERIMENTALE PRIVINDNCERCARILE ACCELERATE DE FIABILITATE. STUDII DE CAZ.
Dac un produs industrial ne
cesit, d
e exemplu, 10
8
cicluri pe
ntru a provoca o def
ectar
elaoboseal n condiii normale de testare , cu ajutorul unei ncercri accelerate se poate obine
acelai rezultat n 105 cicluri.
Solicitrile aplicate n cadrul ncercrilor accelerate de fiabilitate produselor industriale sepot mpri n trei grupe principale.
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
Solicitarea mecanic: fenomenul de obosel este cel mai des ntlnit la
testele accelerate pentru componente mecanice. n acest categorie desolicitri sunt incluse i testele la oc i testele de vibraii (rulmeni,anvelope, tren de aterizare).
Solicitarea electric: aceasta include accelerarea urmtorilor parametrii(puterea electric, cmpul electric, curent electric).
Solicitarea ambiental: temperatura i solicitarea la ocuri termice suntcele mai des ntalnite. Umiditatea este un alt stimul ambiental, daraplicarea acesteia este una mai dificil i necesit un timp mai ndelungatde testare.
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
27/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.2. NECESITATEA IMPLEMENTRII NCERCRILOR ACCELERATE NTESTAREA COMPONENTELOR DIN STRUCTURA ELICOPTERULUI IAR 330 PUMA
n studiile de caz (pala anti-cuplu i platina supl) din cadrul acestei lucrri se va aplica o
solicitare mecanic ciclic. La solicitarea ciclic sunt utilizate cel mai frecvent componentele isistemele metalice, iar fenomenul degradator cel mai des ntlnit este oboseala.
n figura alturat este prezentat elicopterulIAR 330 Puma, pentru care au fost realizatencercri accelerate la diferite componente:
palele rotorului anti-cuplu i la epruveterealizate din materialul platinei suple.
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
28/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.2. NECESITATEA IMPLEMENTRII NCERCRILOR ACCELERATE NTESTAREA COMPONENTELOR DIN STRUCTURA ELICOPTERULUI IAR 330 PUMA
n continuare, se va face o descriere sumar a principalelor sisteme din structura elicopterului
IAR330 Puma .
Elicopterul IAR 330 Puma elemente componente
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
29/70
6.3. STUDIU DE CAZ NR. 1: NCERCAREA ACCELERAT A PALEI ROTORULUIANTI-CUPLU DIN STRUCTURA ELICOPTERULUI IAR 330 PUMA.
Rotorul anti-cuplu compenseaz cuplul detorsiune generat de rotorul principal i are rolulde control al elicopterului pe axa sa de giraie.
n structura rotorului anti cuplu intr 5 pale.
Datorit forelor aerodinamice periodice, de portan i de rezisten la naintare, palaexecut dou micri laterale: una n planulrotaiei numit i micare de baleiaj, iar a douan planul vertical numit i micare de btaie[POS 01].
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.1. STUDIU CONSTRUCTIV I FUNCIONAL AL PALEI ROTORULUI ANTI-CUPLU
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
30/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.3. DESCRIEREA STANDULUI EXPERIMENAL
Standul pentru testarea la oboseal a palelor rotorului anti-cuplu al elicopterului IAR330 trebuies permit solicitarea palei, la urmtorii parametrii: fora static de T=32000N;momentul de ncovoiere dinamic de btaie My= 200Nm;momentul de ncovoiere dinamic de baleiaj Mz= 1000Nm.Standul experimental pentru testarea la oboseal a palelor rotorului anti-cuplu se gsete nLaboratorul de ncercri de la S.C. IARS.A. Braov.
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
31/70
Cercetrile experimentale au fost direcionate cu precdere pe elaborarea unui model dencercare adecvat palei rotorului anti-cuplu din structura elicopterului IAR 330. Astfel, pentruncercarea palei se realizeaz o ferur la captul palei, pentru ca acesta s poat fi supus unormomente de ncovoiere (btaie i baleiaj).
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.4. PLANUL I CONDIIILE DE TESTARE ACCELERAT ALE PALEI
Forma constructiv a palei
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
32/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.4. PLANUL I CONDIIILE DE TESTARE ACCELERAT ALE PALEIPentru testele accelerate realizate n cadrul cercetrilor experimentale a fost creat un plan dencercare accelerat cu ajutorul softului ALTA 7. Pentru realizarea planului de ncercare
accelerat este necesar s se stabileasc urmtorii parametri:
SoftulALTA 7, conform raportului generat confer urmtoarele date de accelerare:
primul nivel de accelerare este 230Nm, la care se testeaz 10 pale; al doilea nivel de accelerare este 300Nm, la care se testeaz 5 ale.
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
33/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.5. ACHIZIIA DATELOR EXPERIMENTALE
1. Punte tensometric cu 6 canale, Hottinger MC 55.
2. Dinamometru prevzut cu traductoareelectrorezistive i conectat prin intermediul uneiinterfee analogice la un calculator care utilizeaz un
program de achiziie a valorii forei axiale din pal.3. Traductoare electrorezistive.4.Numrtor de cicluri.
n figura din dreapta se prezint o pal de elicopter la
care n zona gtului lonjeronului sunt montatetraductoare electrorezistive: 2 pentru micarea debaleiaj i 2 pentru micarea de btaie.
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
34/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALERezultatele obinute la testarea accelerat a palelor rotorului anti-cuplu din structura elicopteruluiIAR330 Puma pentru cele dou niveluri accelerate sunt indicate n tabelele de mai jos.
Numrul de cicluri pn la defectare corespunztormomentului de ncovoiere (230 Nm)Nr. de ordine al
paleiNr. de cicluri
pn la defectareMomentul de ncovoiere (micarea de btaie)
[Nm]1 387234 2302 456723 2303 461703 2304 475053 230
5 560819 2306 623120 2307 632150 2308 651579 2309 670308 230
10 732109 230
Nr. de ordineal palei
Nr. de cicluripn la defectare
Momentul de ncovoiere (micarea de btaie)[Nm]
1 89672 3002 98098 3003 109458 3004 113250 300
5 123678 300
Numrul de cicluri pn la defectare corespunztormomentului de ncovoiere (300 Nm)Numrul de cicluri pn la defectare corespunztormomentului de ncovoiere (300 Nm)
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
35/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Pentru datele rezultate din testarea accelerat a palelor se alege repartiia Weibull i ModelulInverse Power Law deoarece sunt cele mai adecvate calculului la oboseal a componentelormecanice.
Se calculeaz cei trei parametrii corespunztori modelului IPL Weibull prin metoda de estimarea verosimilitii maxime pentru datele din regimul accelerat introduse n softul ALTA 7. Rezulturmtoarele valori ale parametrilor: =7.084; k=8.814E-22; n=6.464.
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
36/70
Factorul de accelerare se calculeaz cu relaia corespunztoare modelului IPL Weibull. Acestase determin pentru fiecare nivel de accelerare a momentului de ncovoiere. Nivelurile accelerate
sunt:Va1=230Nm, Va2=300Nm, iar nivelul normal de testare este Vu=200Nm.
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Nr. deordine al
palei
Numrul de cicluri pn ladefectare n regim accelerat de
testare
Factorulde
accelerare
Numrul de cicluri pn ladefectare n regim normal de
testare1 387234
2.467
955667
2 456723 11271613 461703 11394524 475053 11723995 560819 13840636 623120 1537818
7 632150 15601038 651579 16080539 670308 1654275
10 732109 180679511 89672
13.746
123270712 98098 1348537
13 109458 1504702
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
37/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Nr. de cicluri pn ladefectare n regimnormal de testare
FiabilitateR(t)
NonfiabilitateF(t)
Densitatea deprobabilitate
f(t)10-6
Rata dedefectare(t)10-6
955667 0.963 0.037 0.267 0.2771127161 0.886 0.114 0.672 0.758
1139452 0.878 0.122 0.711 0.8101172399 0.853 0.147 0.821 0.9631232707 0.797 0.203 1.041 1.3071348537 0.651 0.349 1.469 2.2581384063 0.596 0.404 1.577 2.6451504702 0.393 0.607 1.728 4.398
1537818 0.336 0.664 1.688 5.0211556830 0.304 0.696 1.647 5.4101560103 0.299 0.701 1.639 5.4801608053 0.224 0.776 1.476 6.5881654275 0.161 0.839 1.258 7.8281700182 0.109 0.891 1.005 9.2471806795 0.033 0.967 0.440 13.388
Dependena dintre numrul de cicluri indicatorii de fiabilitate(fiabilitate nonfiabilitate densitate de probabilitate - rata de defectare)
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
38/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Funcia de fiabilitate
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
39/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Funcia de nonfiabilitate
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
40/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Densitatea de probabilitate
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
41/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Rata de defectare
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
42/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Factorul de accelerare este raportul dintre durata de funcionare n regim normal de testare idurata de funcionare n regim accelerat de testare.
Momentul dencovoiere
[Nm]
Factorul deaccelerare
200 1
210 1.370220 1.851230 2.467240 3.249250 4.230260 5.451270 6.957280 8.800290 11.041300 13.746
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
43/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
44/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.3.6. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Numrul mediu de cicluri pn la defectare n regim normal de testare se determin cu ajutorul
relaiei mediei (Indicatori de fiabilitate pentru modelul
IPLWeibull) i este 1422021. Cumulndnumrul de cicluri pn la defectare din ncercrile accelerate acesta este de 6184954 cicluri.
Cumulnd numrul de cicluri pn la defectare n regim normal de testare, acesta este de21288744. Principalul scop al ncercrilor accelerate realizate asupra palelor din structuraelicopterului IAR 330 Puma, acela de a reduce numrul de cicluri pn la defectare utilizndncercrile accelerate, a fost confirmat.
Utiliznd ncercrile accelerate asupra palelor elicopteruluiIAR 330 Puma a fost redus numrul de cicluri pn ladefectare de 3,45 ori, acest rezultat atrage dup el ireduceri majore ale cheltuielilor materiale.
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
45/70
Constructorii francezi de elicoptere au introdus sistemele de atenuare a vibraiilor de tip platinsupl. Ea face parte din categoria pieselor vitale i are rolul de atenuare a vibraiilor verticale
produse de palele rotorului principal.
6. . I . : I I I I I I
I I I
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.1. STUDIU CONSTRUCTIV I FUNCIONAL AL PLATINEI SUPLE
Platina supl
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
46/70
6.4.2. STRUCTURA STANDULUI EXPERIMENTAL
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
Datorit configuraiei sale, platina supl nu se poate ncerca la solicitarea de oboseal. De aceea,ncercri se fac pe epruvete, avnd forme i dimensiuni impuse, executate din acelai material cu
platina supl. Testarea epruvetelor din materialul platinei suple, const n solicitarea repetat la ofor de ncovoiere, pe un stand de testare care include: dispozitiv de fixare a epruvetei;dispozitivul de tensionare a epruvetei; instalaia energetic; in stalaia de comand; instalaia
electronic. Standul experimental de testare a epruvetelor la oboseal este prezentat n figura demai jos.
Standul experimental de testare a epruvetelor la oboseal
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
47/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.3. PLANUL I CONDIIILE DE TESTARE ACCELERAT A EPRUVETELOR
Cercetrile experimentale s-au efectuat pe epruvete realizate din materialul platinei suple, maiexact din poriuni decupate care rezult din prelucrarea tehnologic. Pe epruvetele din titan suntmontate i conectate n semipunte 2 traductoare electrorezistive utilizate pentru msurareadeformaiilor specifice. Amplasarea acestor traductoare electrorezistive este descris n figura demai jos.
Modelul constructiv pentru testarea accelerat
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
48/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.3. PLANUL I CONDIIILE DE TESTARE ACCELERAT A EPRUVETELOR
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
49/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.3. PLANUL I CONDIIILE DE TESTARE ACCELERAT A EPRUVETELORParametrii de testare rezultai n urma proiectrii planului de testare accelerat, pentru epruvetelerealizate din materialul platinei suple sunt urmtorii:
3 niveluri de testare accelerat: 60 daN, 64 daN, 70 daN; numrul de epruvete testate corespunztor nivelurilor de accelerare: 9, 5 i 6 epruvete;Sistemul de achiziie a datelor este compus din: punte tensometric Hottinger cu 6 canale;traductoare electrorezistive Hottinger LC11; aparat care afieaz frecvena solicitrilor;numrtor de cicluri.
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Rezultatele obinute la testarea accelerat asupra epruvetelor realizate din materialul platineisuple pentru cele 3 niveluri de solicitare accelerat sunt urmtoarele:
Numrul de cicluri pn la defectare corespunztor forei de ncovoiere de 60 daNNr. de ordine al
epruveteiNr. de cicluri pn
la defectareFor de ncovoiere
[daN]
1 141453 60
2 157243 603 169634 604 182723 605 201634 606 206256 607 219634 608 231238 609 247234 60
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
50/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Numrul de cicluri pn la defectare corespunztor forei de ncovoiere de 64 daN
Nr. de ordineal epruvetei Nr. de cicluri pn la defectare For de ncovoiere[daN]1 112787 642 119462 643 123300 644 139498 645 152087 64
Numrul de cicluri pn la defectare corespunztor forei de ncovoiere de 70 daN
Nr. de ordineal epruvetei
Nr. de cicluri pnla defectare
For de ncovoiere[daN]
1 50231 702 56922 703 67037 704 73008 705 78025 706 85341 70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
51/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALESe calculeaz cei trei parametrii corespunztorii modelului IPL - Weibull prin metoda de estimarea verosimilitii maxime pentru datele din regim accelerat introduse n softul ALTA 7. Rezult
urmtoarele valori ale parametrilor: =7.283; k=4.04267E-18; n=6.788.Determinarea numrului de cicluri pn la defectare n regim normal de testareNr. de ordine al
epruveteiNumrul de cicluri pn la defectare n
regim accelerat de testare Factorul de accelerareNumrul de cicluri pn la defectare n
regim normal de testare
1 1414533.447
4877112 157243 5421533 169634 584875
4 182723 6300055 201634 6952076 206256 7111437 219634 7572698 231238 7972789 247234 852430
10 1127875.343
38887411 119462 41188912 123300 65886613 139498 74542114 152087 81269215 50231
9.818268414
16 56922 30416817 67037 65820018 73008 71682619 78025 76608520 85341 837917
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
52/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALEDependena dintre numrul de cicluri pn la defectare indicatorii de fiabilitate
(fiabilitate - nonfiabilitate - densitatea de probabilitate - rata de defectare)
Nr. de cicluri pn la defectaren regim normal de testare FiabilitateR(t) NonfiabilitateF(t) Densitatea deprobabilitatef(t)10-6
Rata de defectare(t)10-6
268414 0.999 0.001 0.020 0.020304168 0.998 0.002 0.044 0.044388874 0.989 0.011 0.202 0.204411889 0.984 0.016 0.288 0.293487711 0.945 0.055 0.801 0.847542153 0.885 0.115 1.457 1.648584875 0.808 0.192 2.144 2.654630005 0.693 0.307 2.935 4.233658200 0.604 0.396 3.368 5.573658866 0.602 0.398 3.377 5.609695207 0.472 0.528 3.712 7.859711143 0.413 0.587 3.741 9.062716826 0.392 0.608 3.730 9.527745421 0.287 0.713 3.501 12.181757269 0.247 0.753 3.322 13.450766085 0.218 0.782 3.159 14.465797278 0.131 0.869 2.430 18.587812692 0.096 0.904 2.021 20.964837917 0.054 0.946 1.367 25.403852430 0.036 0.964 1.031 28.297
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
53/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Dependena dintre numrul de cicluri pn la defectare fiabilitate
Funcia de fiabilitate
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
54/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Dependena dintre numrul de cicluri pn la defectare nonfiabilitate
Funcia de nonfiabilitate
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
55/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Dependena dintre numrul de cicluri pn la defectare densitatea de probabilitate
Densitatea de probabilitate
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
56/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Dependena dintre numrul de cicluri pn la defectare rata de defectare
Rata de defectare
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
57/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Dependena dintre numrul de cicluri pn la defectare factorul de accelerare
Fora de ncovoiere[daN]
Factorul deaccelerare
50 1
52 1.305
54 1.686
56 2.158
58 2.739
60 3.447
62 4.307
64 5.343
66 6.58568 8.064
70 9.818
Dependena dintre factorul de accelerare i solicitare
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
58/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
ReliaSoft ALTA 7 - www.ReliaSoft.com
Life vs Stress
Beta=7.283289; K=4.042676E-18; n=6.788865
Forta de incovoiere
Nr.
de
cicluripn
la
defecta
re
40 8025000
1000000
100000
Life
Data 1Inverse Power LawWeibull50F=20 | S=0
Eta LineMean Life Line10%90%
60Stress Level PointsEta PointImposed Pdf
64Stress Level Points
Eta PointImposed Pdf70
Stress Level PointsEta PointImposed Pdf
sebastian zahariaUniversitatea Transilvania Brasov
50 60 64 70
Nr. de cicluri pn la defectare
n regim normal de testare a epruvetelor
realizate din platina supla este 677882
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
59/70
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.5. PRELUCRAREA STATISTIC A DATELOR EXPERIMENTALE
Cumulnd numrul de cicluri pn la defectare rezultat din ncercrile accelerate acesta este de
2814747. Numrul total de cicluri pn la defectare din regimul normal este 12627432.Principalul scop al ncercrilor accelerate realizate asupra epruvetelor realizate din materialulplatinei suple din structura elicopterului IAR 330 Puma, acela de a reduce numrul de cicluripn la defectare utiliznd ncercrile accelerate, a fost validat.
Utiliznd ncercrile accelerate la epruvetele din titanrealizate din materialul platinei suple din structuraelicopterului IAR 330 Puma, a fost redus numrul de cicluripn la defectare de 4,5 ori, acest rezultat atrage dup el ireduceri majore ale cheltuielilor materiale.
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
60/70
Modelul cu elemente finite
6.4.6. ANALIZA CU ELEMENTE FINITE A EPRUVETEI
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
Modelul cu elemente finite este realizat n softul Ansys 9. Au fost utilizate aproximativ 37000elemente hexahedron SOLID 45. Pentru realizarea discretizrii s-a utilizat metoda extrudrii i
anume s-a discretizat seciunea piesei cu elemente plane patrulatere. Acestea au fost extrudateobinnd astfel elementele hexahedron. ncrcarea a fost simulat prin aplicarea pe captul liber aunei deplasri transversale de 3mm (primul nivel de accelerare 60 daN).
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
61/70
Detaliu la distribuia tensiunilor echivalente
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.6. ANALIZA CU ELEMENTE FINITE A EPRUVETEI
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
62/70
Deformaiile specifice, x (seciunea unde
se monteaz mrcile tensometrice)
Distribuia tensiunilor normale, x(seciunea unde se monteaz
mrcile tensometrice)
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
6.4.6. ANALIZA CU ELEMENTE FINITE A EPRUVETEI
Deformaiilespecifice
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
63/70
6.4.6. ANALIZA CU ELEMENTE FINITE A EPRUVETEI
Calculul deformaiilor specifice i a tensiunilor normale pentru seciunea s2 dup raza de racordare(l2=97 mm).
Ws2=Fl2/Wz;Ws2=(360; 432; 460; 504) MPa
Iteoretic=W/E;Iteoretic=(3.274; 3.929; 4.190; 4.583) 10-3
Calculul deformaiilor specifice i a tensiunilor normale pentru seciunea s1 unde sunt amplasatemrcile tensometrice (l1=37 mm).
Ws1=Fl1/Wz;Ws1=(137; 164; 175; 192) MPa
Iteoretic=W/E;Iteoretic=(1.249; 1.498; 1.598; 1.748) 10-3
Modificnd din excentric valoarea deplasrii (f) s-a realizat calculul forei de ncovoiere pentruregimul normal la care este testat epruveta 2,5 mm i pentru cele 3 regimuri accelerate utiliznd
deplasrile: 3 mm, 3.2 mm i 3.5 mm; l = 100 mm; E =110000 MPa; b=9 mm; h=10 mm.
Iz= 6.07510-10 m4 ; Wz=135 mm3 F= 3EIzf/l3 F=(50; 60; 64; 70) daN
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
64/70
6.4.6. ANALIZA CU ELEMENTE FINITE A EPRUVETEI
Deplasare impus (3mm)
Ws1 [MPa] Ws2 [MPa] I10-3
Teoretic 164 432 1.498
Element finit 157.5 424 1.500
Experimental - - 1.499
Utiliznd datele rezultate din analiza cu element finit s-a realizat un studiu comparativ ntre
tensiunile i deformaiile specifice rezultate din softul Ansys (prezentate n figurile de mai sus) itensiunile i deformaiile specifice calculate cu relaiile de la ncovoiere i deformaiile specificerezultate din msurtorile experimentale.
Studiu comparativ al tensiunilor normale i deformaiilorspecifice
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
65/70
CAPITOLUL 7. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUIIPERSONALE, DEZVOLTRI VIITOARE I MODALITII DE
VALORIFICARE A REZULTATELOR
7. . CONTRIBUII PERSONALEPrezenta tez de doctorat se nscrie pe linia preocuprilor ntreprinse pe plan naional i mondial
n vederea mbuntirii managementului fiabilitii experimentale cu precdere n cel alncercrilor accelerate de fiabilitate.
n raport cu obiectivele propuse, rezultatele cercetrilor teoretice i experimentale obinute pe
parcursul elaborrii tezei de doctorat, permit evidenierea urmtoarelor contribuii personale:s-a realizat o analiz critic a stadiului actual al cercetrilor, lund n considerare principalelerealizri pe plan naional i internaional. Aceasta se refer la clasificarea ncercrilor de fiabilitate,avnd ca baz de referin cele mai moderne metode de testare (HALT, HASS, ESS, RDT, HASA).De asemenea, au fost evideniai principalii indicatorii de fiabilitate, legile de repartiie ale acestorai metode de estimare a indicatorilor de fiabilitate utilizate la ncercrile de fiabilitate n regimnormal i accelerat;
s-a stabilit modul de realizare a ncercrilor accelerate de fiabilitate utilizate la testarea produselorindustriale, evideniindu-se aspectele cu privire la natura solicitrilor, modurile de aplicare iefectele acestora;s-au studiat i dezvoltat modele statistice aferente ncercrilor accelerate de fiabilitate, dintre care
se pot evidenia urmtoarele: Modelul Arrhenius, Modelul Eyring, Modelul Legea Puterii Inverse(IPL), Modelul Temperatura Umiditate (T-H);
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
66/70
7.2. CONTRIBUII PERSONALEs-a optimizat procesul de testare al produselor industriale, prin utilizarea unor soft-uri specifice
ncercrilor accelerate cantitative;s-a realizat un studiu teoretic cu privire la solicitrile i la modurile de defectare ale produselor
care fac obiectul studiilor de caz propuse: palele rotorului anti-cuplu i epruvetele realizate dinmaterialul platinei suple, componente aparinnd elicopterului IAR 330 Puma, n vedereadeterminrii duratei de funcionare i a indicatorilor de fiabilitate n regim normal de testare; pe baza studierii modelelor de ncercare accelerat, s-au adoptat modelele de accelerarecorespunztoare cercetrilor experimentale aferente celor dou studii de caz propuse;
s-a realizat proiectarea i optimizarea planurilor de ncercare, utiliznd soft-uri specificencercrilor accelerate cantitative, pentru cele dou studii de caz. Au fost determinate, astfel,nivelurile de accelerare i numrul de elemente testate corespunztoare fiecrui nivel de solicitareaccelerat;s-a realizat achiziia datelor experimentale, utiliznd dinamometre cu traductoarele electrorezistive
(TER), puni tensometrice i numrtoare de cicluri, instalate pe standuri de testare din cadrul
companiei S.C.IAR
S.A. Braov, pentru solicitarea palelor rotorului anti-cuplu i a epruvetelorrealizate din materialul platinei suple;s-a realizat prelucrarea statistic a datelor experimentale pentru fiecare nivel de solicitare accelerat
la ambele studii de caz;s-au determinat indicatorii de fiabilitate (funcia de fiabilitate, funcia de nonfiabilitate, rata de
defectare, densitatea de probabilitate, abaterea standard etc.) pe baza datelor experimentale, pentruregimurile normale de testare ale celor dou studii de caz;
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
67/70
7.2. CONTRIBUII PERSONALE
s-a determinat i interpretat dependena dintre factorul de accelerare i solicitrile aplicate
pentru pala rotorului i pentru epruvetele realizate din materialul platinei suple;s-a validat obiectivul principal al tezei de doctorat privind reducerea timpului detestare n regim accelerat, dup cum urmeaz:
- pentru pala rotorului anti-cuplu a elicopterului IAR330 Puma a rezultat o micorarede 3,45 ori a duratei de testare;
- pentru epruvetele realizate din materialul platinei suple a elicopterului IAR330 Puma
reducerea a fost de 4,5;s-a realizat o expertiz tehnic cu privire la defectarea unei pale testate n regim accelerat;s-a realizat o analiz comparativ a datelor provenite din ncercrile accelerate pentru
epruvetele realizate din materialul platinei suple i a celor obinute din simularea cu elementfinit, rezultnd valori foarte apropiate, care confirm, i pe aceast cale, oportunitateautilizrii ncercrilor accelerate;
s-au implementat rezultatele ncercrilor accelerate de fiabilitate, obinute n urma celor doustudii de caz, sub forma unui contact de cercetare tiinific de tip TD.
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
68/70
Pe parcursul dezvoltrii cercetrilor teoretice i experimentale aferente tezei de doctorat au fost identificateurmtoarele direcii viitoare de cercetare:
extinderea cercetrilor privind ncercrile accelerate la produse care necesit timpi ndelungai detestare;
dezvoltarea i implementarea unor noi tipuri de solicitri, utiliznd modul de testare accelerat cumodificarea parametrilor n trepte;
analizarea informaiilor accelerate rezultate din ncercri de tip cenzurat, trunchiat sau prin interval; dezvoltarea unor centre pilot deintore de proceduri de ncercri accelerate, aplicabile diferitelor
categorii de produse industriale.
7.3. DIRECII VIITOARE DE CERCETARE
Rezultatele cercetrilor realizate pe parcursul ntregii pregtiri doctorale s-au materializat astfel: Lucrri tiinifice publicate n reviste i conferine: 19 lucrri tiinifice de tip articol. Toate acestelucrri sunt n domeniul tezei de doctorat, dintre care 17 sunt ca prim autor, dup cum urmeaz:
- 1 articol ISI, publicat la conferina internaional DAAAM 2008: [ZAH 08a].- 10 articole n volumele unor conferine internaionale din strintate: [BUI 07a, BUI 07b, ZAH
07a, ZAH 07b, ZAH 08b, ZAH 08c, ZAH 08d, ZAH 08h, ZAH 09e, ZAH 09f].
- 4 articole n volumele unor conferine internaionale din ar: [ZAH 08f, ZAH 08g, ZAH 09c,ZAH 09d].
- 1 articol n revista internaional PollackPeriodica [ZAH 09g].- 3 articole n reviste naionale din ar cotate CNCSIS B i D [ZAH 08e, ZAH 09a, ZAH 09b].
Contracte de cercetare tiinific: rezultatele cercetrilor teoretice i experimentale aferente tezei dedoctorat au fost valorificate prin finalizarea unui contract de cercetare, tip TD:
Zaharia, S. M., Cercetri teoretice i experi mentale pri vind ncercrile de fiabilitate, Nr.
Contract:142/01.10.2007, CodCNCSIS TD_189, Valoare: 33142 lei, Perioada 01.10.2007 30.06.2009.
7.4. VALORIFICAREA REZULTATELOR CERCETRILOR
CERCETRI TEORETICE I EXPERIMENTALE PRIVIND NCERCRILE ACCELERATE DE FIABILITATE
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
69/70
BIBLIOGRAFIE SELECTIV[BOG 02] BOGDANOVICIUS V., NIKULIU M., Accelerated Life Models, Modelling and Statistical Analysis,
Chapman & Hall, New York, 2002
[GRA 96] GRANT, W., .a., Handbook of Reliability Engineering and Management, McGraw- Hill, Sydney, 1996.
[MCL 09] MCLEAN, H., HALT, HASS, and HASA Explained: Accelerated Reliability Techniques, RevisedEdition, ASQ Quality Press, 2009.
[NEL04] NELSON, W., Accelerated Testing: Statistical Models, Test Plans, and Data Analysis, Wiley, 2004.
[REL 07] Reliasoft Accelerated Life Testing Reference [Online book], 2007, disponibil la adresa: http:/ www.Weibull.com/ acceltestwebcontents htm.
[YAN 07] YANG, G., Life Cycle Reliability Engineering, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2007.
[ZAH 08a] ZAHARIA S.M., MARTINESCU I., Optimizing the life cycle of aerospace products using acceleratedlife testing, Annals of DAAAM for 2008, pp.1539-1541, ISSN 1726 9679, ISBN 978-3-901509-68-1Trnava, 22-25 Octombrie, Slovakia, 2008 (ISI Web of Knowledge).
[ZAH 08e] ZAHARIA S.M., MARTINESCU I., Reducing the test time using the accelerated reliability testing, The
2nd International Conference on Computing and Solution in Manufacturing Engineering Cosme08,Univesitatea Transilvania Braov, publicat in Academic Journal of Manufacturing Engineering (AJME),Supliment Vol 2, pp. 227 233, ISSN 1583-7904, Romania, 2008.
[ZAH 08f] ZAHARIA S.M., MARTINESCU I., Researches regarding the testing methods in aviation, The 2ndInternational Conference Advanced Composite Materials Engineering COMAT 2008, UnivesitateaTransilvania Braov, Vol. 1B, pp. 376 381, ISSN 1844-9336, Romania, 2008.
[ZAH 09g] ZAHARIA S.M., MARTINESCU I., Theoretical and experimental researches using accelerated life
testing in aerospace industry, An International Journal for Engineering and Information Sciences -Pollack Periodica, Hungary, ISSN: 1788-1994 (Print), Volume 4, Nr.2/August, pag. 117-122, 2009.
-
8/9/2019 prezentare teza licenta2
70/70