Kuormitusjaksoille

Kuormitusjakso tarkoittaa ajanjaksoa, jonka aikana kappale tai järjestelmä altistuu kuormitusvaihtelulle – kuten voimalle, väännölle tai lämpötilan muutoksille – ja jonka aikana kuormitukset voivat muuttua. Kuormitusjaksoille viittaaminen tarkoittaa useiden tällaisia jaksoja huomioivaa lähestymistapaa suunnittelussa, analyysissä tai testauksessa.

Kuormitusjaksoja käytetään erityisesti väsymyksen ja luotettavuuden arvioinnissa. Kuorman amplitudi, keskiarvoinen stressi ja jaksotuksen muoto vaikuttavat siihen, kuinka monta jaksoa tarvitaan rikkoutumisen todennäköisyyden arviointiin. Kuormitusspektri kuvaa, miten kuormituksen arvot jakautuvat ajalle, ja sitä hyödynnetään malleissa, joissa kuormitus on dynaamista tai epälineaarista.

Väsymysennusteissa käytetään usein S-N-käyriä ja Minerin sääntöä kumulatiivisen vaurion arvioimiseen. Kuormitusjaksoja voidaan analysoida rainflow-laskennan avulla, jolloin mittaustiedosta johdetaan yksittäisten syklien määrää ja suuruutta.

Laboratorio- ja kenttätestauksissa kuormitusjaksoja simuloidaan käyttämällä servo-hydraulisia tai sähkömekaanisia kuormituslaitteita, jolloin voidaan toistaa käyttötilanteiden kuormituskaavioita. Näin voidaan validoida suunnitelmien elinkaariarvioita ja verrata niitä todellisiin käyttöolosuhteisiin.

Esimerkkejä sovelluksista ovat ajoneuvojen alustan ja muiden komponenttien väsymys, lentokonetehon ja siipien kuormitukset sekä rakennusten pitkäaikaiset kuormitusvaikutukset. Kuormitusjaksojen hallinta auttaa parantamaan suunnittelun luotettavuutta ja elinikäarvioita.