Kuormitusprofiili

Kuormitusprofiili tarkoittaa kuorman ajallista vaihtelua: se kuvaa, miten kuorma muuttuu ajan funktiona käyttötilanteen mukaan. Profiili voidaan esittää kuormituksen arvoina ajan suhteen sekä tilastollisina ominaisuuksina tai spektrinä. Yleisiä luokkia ovat staattiset (vakio kuorma), dynaamiset (vaihtelevat ja toistuvat kuormat) sekä satunnaiset tai iskusyklit. Tärkeimpiä tunnuslukuja ovat maksimikuorma, keskimääräinen kuorma, keston pituus ja toistuvuuden tai rytmin tiedot.

Kuormitusprofiilia käytetään suunnittelussa ja luotettavuuden arvioinnissa, erityisesti rasitus- ja väsymisanalyysissä. Koneiden ja rakenteiden osat altistuvat usein toistuville tai vaihteleville kuormille, joille on tutkittava elinikä ja riskit. Väsymyslaskuissa ajallinen historia muunnetaan usein kuormitusjaksoiksi esimerkiksi rainflow-menetelmällä, jonka jälkeen sovelletaan S-N-käyriä tai Minerin sääntöä arvioimaan elinikää.

Tyypillisiä esimerkkejä kuormitusprofiileista ovat rakennusten tuulikuormat, sillan tai lentokoneen rakenteiden vääntömomentin vaihtelu sekä ajoneuvojen käyttöä kuvaavat kuorman- ja voimansiirron epäjatkuvuudet. Elektri- ja energiatekniikassa kuormitusprofiili voi kuvata hetkellistä ja päivittäistä sähkökuormaa, jolloin optimoidaan laitteiden ja verkon kuorman hallintaa.

Mittaaminen ja mallintaminen mahdollistavat kuormitusprofiilin hyödyntämisen. Profiili voidaan kerätä suoraan käytöstä sensoroinnilla tai luoda simuloinnin ja käyttödataan perustuvan mallin perusteella. Hyödyntämistä varten profiloita voidaan muokata testausvaiheissa sekä suunnittelussa, jotta komponenttien kestävyyttä ja toimivuutta voidaan arvioida riittävästi.