פיתוח מודל נזק מנקישות במערכות דרוכות  

טמיר אורי 1,2 אייל ניזרי 1 עופר קציר 1,2 איתיי שפיר 1 זיו ברנד 1 ארנון לוינשטיין 1
1קריה למחקר גרעיני בנגב
2הנדסת מכונות, אוניברסיטת בן גוריון

במערכת דרוכה רכיב פנימי דרוך כנגד מעטפת באמצעות רכיב גמיש, כגון קפיץ (לדוגמא, סוללה דרוכה בבית סוללה). התנתקות של הרכיב הפנימי הדרוך עלולה לגרום לנזק.

מטרת המחקר היא פיתוח מודל נזק למעיכה פלסטית כתוצאה מנקישות במערכת דרוכה. מודל כשל אמין יוכל להקל על דרישת אי-התנתקות וכן יאפשר פיתוח יכולת חיזוי של נזק פלסטי כתוצאה מנקישות (מד בריאות לרכיבים דרוכים). על כן, הנושא חשוב לתכן אופטימאלי ולהוכחת אמינות של מערכות דרוכות.

בשלב הראשון פותח מודל פלסטי-אידיאלי אנליטי, בו נבחנה תגובת מערכת דרוכה לערור מחזורי הגורם לנקישות. כשל המערכת הוגדר כמעבר סף מעיכה, שנקבע באופן שרירותי. זהו מודל מחמיר המהווה חסם עליון להתפתחות נזק מנקישות מחזוריות. נמצא שבתדרי עירור, הקרובים לתדר העצמי של המסה-קפיץ, מתקבל כשל מעיכה מצטבר במספר הנקישות הקטן ביותר. בתאוצות הקרובות לסף הניתוק, נדרש מספר מחזורים רב כדי להגיע לנזק מעיכה מצטבר, ללא תלות ביחס תדר העירור לתדר העצמי.

בשלב השני פותח מודל אנליטי לחומר אלסטו-פלסטי-אידיאלי, המתאר באופן אמין יותר את התופעה הפיזיקאלית, אשר נבחן כנגד הלם חצי-סינוס. הודגם כי, קיימים מקרים בהם המעיכה הפלסטית מתרחשת בתאוצות הגבוהות בסדר גודל מתאוצת הניתוק, בניגוד למודל הפלסטי-אידיאלי, בו בכל ניתוק התרחשה מעיכה פלסטית. משך ההלם משפיע דרמטית על עוצמת המעיכה הפלסטית. הלמים קצרים או ארוכים בסדר גודל מזמן המחזור של מערכת המסה-קפיץ החופשית, לא גרמו למעיכה פלסטית.

במקביל פותח מודל נומרי לחקר התופעה, אשר אומת ביחס למודל האנליטי האלסטו-פלסטי-אידיאלי. המודל הנומרי יאפשר בעתיד להכליל את חקר התופעה על מקרים מסובכים יותר כגון חומרים בעלי תכונות חומר שונות ומערכות העלות גיאומטריות שונות.

לבסוף תוכננה מערכת ניסוי אשר תשמש בהמשך לתיקוף המודלים.









Powered by Eventact EMS