Dimensionamento hidráulico de uma bancada de testes de fadiga com carregamento uniaxial

Abstract

A prevenção de falhas é um dos pontos cruciais no projeto de estruturas compostas ou qualquer componente que seja solicitado com carregamentos externos. Ter conhecimento sobre modos de falhas de naturezas distintas e possuir ferramentas de prevenção ou de predição é um papel fundamental do engenheiro projetista. Ensaios de caracterização das propriedades e do comportamento de materiais são fundamentais para a aplicação dos cálculos dimensionais durante o projeto e, ainda, de expectativa de vida de componentes em serviço. Para garantir dados precisos, o equipamento de teste deve ser confiável e aplicar condições pré-definidas aos corpos de prova de maneira padronizada. Uma importante máquina de testes é a de ensaios cíclicos. Essa deve aplicar ao componente carregamentos variáveis no tempo com uma determinada amplitude e número de variações (ciclos de carregamento). Por exigir altas forças, grandes velocidades e precisão, o sistema atuante desse tipo de bancada é geralmente hidráulico. Este trabalho aborda o dimensionamento hidráulico de uma estação de ensaio de fadiga com carregamento uniaxial aplicado através de um atuador linear de dupla ação comandado por servoválvula. O projeto visa a dimensionar e a selecionar componentes como bomba, motor elétrico, válvulas, atuador, dutos e reservatório, utilizando técnicas teóricas e de conhecimento empírico, ambas obtidas por meio de consulta em livros-textos e trabalhos de pesquisa. Obteve-se um conjunto de componentes especificados de forma que possam ser encontrados dentro dos padrões comerciais.

Failure prevention is one of the crucial points in the design of composite structures or any component that is requested with external loads. Knowledge of failure modes of different natures and of having prevention or prediction tools is a key role of the design engineer. Tests for the characterization of material properties and behavior are fundamental for the application of dimensional calculations during the design and also for the life expectancy of components in service. To ensure accurate data, the test machine must be reliable and apply predefined conditions to the test specimens in a standardized manner. An important test machine is cyclic testing. This should apply to the component variable loadings over time with a given amplitude and number of variations (load cycles). Because it requires high forces, high speeds and precision, the working system of this type of workbench is generally hydraulic. This work deals with the hydraulic dimensioning of a fatigue test station with uniaxial loading applied through a linear actuator of double action commanded by servo valve. The project is aimed at designing and selecting components such as pumps, electric motors, valves, actuators, pipelines and reservoirs, using theoretical techniques and empirical knowledge, both of which are obtained through textbook consultation and research work. A set of specified components was obtained so that they can be found within commercial standards.