ক্লান্তি ব্যর্থতা যান্ত্রিক উপাদানগুলির সবচেয়ে সাধারণ ব্যর্থতার মোডগুলির মধ্যে একটি। পরিসংখ্যানগত তথ্য দেখায় যে সমস্ত যান্ত্রিক অংশের ব্যর্থতার 50% থেকে 80% ক্লান্তি ক্ষতির জন্য দায়ী। ক্লান্তি ফ্র্যাকচারের আগে, উপাদানগুলি সাধারণত কোনও স্পষ্ট প্লাস্টিকের বিকৃতি বা পূর্ব-ব্যর্থতার লক্ষণ প্রদর্শন করে না। তবুও, ক্লান্তি ফ্র্যাকচার আকস্মিকভাবে এবং ধ্বংসাত্মকভাবে ঘটে, প্রায়শই গুরুতর সরঞ্জাম ত্রুটি এবং নিরাপত্তা দুর্ঘটনার দিকে পরিচালিত করে। ক্লান্তি ক্ষতি নির্দিষ্ট সূচনা এবং প্রচার আইন অনুসরণ করে এবং অবশেষে সম্পূর্ণ ক্লান্তি ফ্র্যাকচারে বিকশিত হয়।
ক্লান্তির সংজ্ঞা: ধাতব ক্লান্তি পর্যায়ক্রমে চাপ বা স্ট্রেনের পুনরাবৃত্তির চক্রাকারে ধাতব পদার্থের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের ক্রমাগত অবনতিকে বোঝায়।
ক্লান্তি ফ্র্যাকচারের সংজ্ঞা: যখন ধাতব পদার্থগুলি দীর্ঘ-মেয়াদী চক্রীয় বিকল্প চাপ এবং স্ট্রেনের শিকার হয়, তখন স্থানীয় মাইক্রোস্ট্রাকচারাল পরিবর্তন এবং অভ্যন্তরীণ ত্রুটিগুলির ক্রমাগত প্রচার ঘটে, যার ফলে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের অবনতি ঘটে এবং শেষ পর্যন্ত উপাদানগুলির সম্পূর্ণ ফ্র্যাকচার ঘটে। এই ব্যর্থতা প্রক্রিয়া ক্লান্তি ফ্র্যাকচার হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। স্ট্রেস যা ক্লান্তি ফ্র্যাকচারকে প্ররোচিত করে তা সাধারণত উপাদানটির স্ট্যাটিক শক্তি সীমার চেয়ে অনেক কম। ক্লান্তি ফ্র্যাকচার আকস্মিক ঘটনা, উচ্চ স্থানীয়তা এবং পৃষ্ঠ এবং অভ্যন্তরীণ ত্রুটিগুলির প্রতি উচ্চ সংবেদনশীলতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।
1. ফ্র্যাকচার সারফেসের ম্যাক্রোস্কোপিক রূপবিদ্যা বিশ্লেষণ
এই ক্ষেত্রে গবেষণার বিষয় হল একটি ফ্র্যাকচারড স্টুড বল্ট যা উইন্ড টারবাইন সরঞ্জামে ব্যবহৃত হয়। ফ্র্যাকচার পৃষ্ঠের ম্যাক্রোস্কোপিক আকারগত বৈশিষ্ট্যগুলি নিম্নরূপ বিশ্লেষণ করা হয়:
1. ফ্র্যাকচার পৃষ্ঠের নীচের বাম এবং ডান দিকগুলি অনিয়মিত অবতল এবং উত্তল আকার ধারণ করে। বাম দিকে একটি চাপ-আকৃতির উত্তল খাঁজ দেখায়, যখন ডান দিকটি একাধিক ক্ষুদ্র দানাদার খাঁজ দিয়ে বিতরণ করা হয়। ফ্র্যাকচারের নীচের চাপটি একটি ধারালো কাটিয়া প্রান্ত তৈরি করে।
2. ফ্র্যাকচারের একটি বৃহৎ কেন্দ্রীয় এলাকা ফাটল বিস্তার অঞ্চল হিসাবে কাজ করে, যা স্বতন্ত্র সৈকত চিহ্ন দ্বারা আচ্ছাদিত, যা ক্লান্তি ফ্র্যাকচারের সাধারণ ম্যাক্রোস্কোপিক বৈশিষ্ট্য।
3. বাহ্যিক পরিবেশে দীর্ঘমেয়াদী এক্সপোজারের কারণে ক্র্যাক ইনিশিয়েশন জোন এবং সৈকত চিহ্ন প্রচার অঞ্চলের ফ্র্যাকচার পৃষ্ঠে মরিচা চিহ্ন পরিলক্ষিত হয়।
4. তাত্ক্ষণিক ফ্র্যাকচার জোন মরিচা মুক্ত একটি মসৃণ এবং উজ্জ্বল ফ্র্যাকচার পৃষ্ঠ সহ একটি চওড়া এবং সূক্ষ্ম শিয়ার ঠোঁট উপস্থাপন করে। এটি ইঙ্গিত দেয় যে চূড়ান্ত ফাটলটি দ্রুত ঘটেছে এবং এটি নমনীয় তাত্ক্ষণিক ফ্র্যাকচারের অন্তর্গত।
5. ফ্র্যাকচারড স্টুডের নীচের শাঁসটি সুস্পষ্ট ঘর্ষণ চিহ্ন সহ একটি মসৃণ এবং উজ্জ্বল পৃষ্ঠকে বৈশিষ্ট্যযুক্ত করে, যা দীর্ঘমেয়াদী পুনরাবৃত্তি ঘর্ষণ দ্বারা উত্পন্ন একটি মসৃণ চাপ পৃষ্ঠ তৈরি করে৷
6. ফ্র্যাকচারের অবস্থানে কোন সুস্পষ্ট নেকিং বা বিকৃতি পাওয়া যায় না, যা ওভারলোড টেনসিল ফ্র্যাকচারের সম্ভাবনাকে বাদ দেয়।
2. ম্যাক্রোস্কোপিক ব্যর্থতা প্রক্রিয়া বিশ্লেষণ
1. নিচের দিকে ফাটল শুরু হয়অশ্বপালনের বল্টু. মসৃণ কাটিং এজ, দানাদার খাঁজ এবং নিচের ঠেলায় চাপ{1}}আকৃতির ফাঁকগুলি স্ট্রেস কনসেন্ট্রেশন অঞ্চল তৈরি করে, যা মূল ফাটল শুরুর উত্স।
2. ক্র্যাক প্রচার অঞ্চলে সৈকত চিহ্ন বৈশিষ্ট্যগুলি বিশিষ্ট। প্রাথমিক বংশবিস্তার পর্যায়ে, সৈকত চিহ্নের ব্যবধান ছোট, যা চক্রীয় স্পর্শক চাপের অধীনে স্থিতিশীল এবং ধীর ফাটল বৃদ্ধির ইঙ্গিত দেয়। পরবর্তী বংশবিস্তার পর্যায়ে, ব্যবধান উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, ত্বরান্বিত ফাটল প্রচার এবং ক্রমবর্ধমান ব্যর্থতার ঝুঁকি প্রদর্শন করে।
3. তাত্ক্ষণিক ফ্র্যাকচার জোনে প্রশস্ত, সূক্ষ্ম এবং উজ্জ্বল শিয়ার ঠোঁটটি সাধারণ নমনীয় ফ্র্যাকচার বৈশিষ্ট্যগুলি দেখায়, যা প্রমাণ করে যে স্টাডটি চমৎকার বিস্তৃত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে ভাল-মিলিত শক্তি এবং দৃঢ়তার অধিকারী।
4. স্টুড পাশের মসৃণ আর্ক পৃষ্ঠটি একটি সাধারণ ঘর্ষণ আকারবিদ্যা। এটি ইঙ্গিত করে যে স্টাড দীর্ঘ-মেয়াদী পার্শ্বীয় বিকল্প চাপ সহ্য করে, অপারেশন চলাকালীন ক্রমাগত প্রতিফলিত হয় এবং গিয়ার হোল প্রাচীরের সাথে বারবার ঘর্ষণ এবং এক্সট্রুশন তৈরি করে, অবশেষে একটি পালিশ মসৃণ পৃষ্ঠ তৈরি করে।
ম্যাক্রোস্কোপিক উপসংহার: অশ্বপালনের ফ্র্যাকচার একটি সাধারণ নমন ক্লান্তি ফ্র্যাকচার। তাত্ক্ষণিক ফ্র্যাকচার জোন ভঙ্গুর ফ্র্যাকচার বৈশিষ্ট্য ছাড়াই অনুকূল নমনীয় ফ্র্যাকচার বৈশিষ্ট্য উপস্থাপন করে।
3. মাইক্রোস্কোপিক রূপবিদ্যা বিশ্লেষণ
ফ্র্যাকচার প্রক্রিয়াটিকে আরও স্পষ্ট করার জন্য, বিভিন্ন ফ্র্যাকচার অঞ্চলের মাইক্রোস্ট্রাকচারাল বৈশিষ্ট্যগুলি পর্যবেক্ষণ করার জন্য ফ্র্যাকচার নমুনায় স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ (SEM) মাইক্রোস্কোপিক সনাক্তকরণ করা হয়েছিল।
1. SEM পর্যবেক্ষণ ফাটল প্রসারণ অঞ্চলে স্বতন্ত্র এবং নিয়মিত ক্লান্তি স্ট্রাইয়েশন প্রকাশ করে, যা ধাতু ক্লান্তি ফ্র্যাকচারের মূল মাইক্রোস্কোপিক বৈশিষ্ট্য এবং ম্যাক্রোস্কোপিক সৈকত চিহ্নগুলির সাথে ভালভাবে মিলিত হয়, ক্লান্তি ব্যর্থতা নিশ্চিত করে।
2. SEM চিত্রগুলিতে প্রচুর পরিমাণে সমানভাবে বিতরণ করা ডিম্পল পরিলক্ষিত হয়, যা চমৎকার উপাদানের শক্ততার সাধারণ মাইক্রোস্কোপিক প্রকাশ। এটি ম্যাক্রোস্কোপিক ফ্র্যাকচার জোনে প্রশস্ত শিয়ার ঠোঁটের সাথে মেলে এবং স্টাডের শক্তি এবং প্লাস্টিকতার যুক্তিসঙ্গত সমন্বয় যাচাই করে।
3. পুরো ফ্র্যাকচার পৃষ্ঠে কোনো বড়-এরিয়া ক্লিভেজ ফ্র্যাকচারের রূপবিদ্যা পাওয়া যায় না। শুধুমাত্র অল্প পরিমাণে আধা-ক্লিভেজ বৈশিষ্ট্যগুলি স্থানীয় এলাকায় দেখা যায়, ডিম্পলের সাথে পর্যায়ক্রমে। এটি ইঙ্গিত করে যে উপাদানটির ভঙ্গুরতা কম এবং শক্তি এবং দৃঢ়তার একটি সর্বোত্তম মিল রয়েছে।
মাইক্রোস্কোপিক উপসংহার: মূল পৃষ্ঠঅশ্বপালনউচ্চ পৃষ্ঠের রুক্ষতা সঙ্গে বাঁক টুল চিহ্ন ধরে রাখে, দুর্বল চাপ ঘনত্ব এলাকা গঠন. সরঞ্জাম পরিচালনার সময়, স্টাড ক্রমাগত পর্যায়ক্রমে স্পর্শক নমন চাপ বহন করে এবং পৃষ্ঠের টুলের চিহ্নগুলি বারবার ঘর্ষণ দ্বারা একটি মসৃণ চাপ পৃষ্ঠে পালিশ করা হয়। দীর্ঘ-মেয়াদী উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি রেসিপ্রোকেটিং বাঁকানো, সংঘর্ষ এবং ঘর্ষণে, মাইক্রোক্র্যাকগুলি অগ্রাধিকারমূলকভাবে রুক্ষ পৃষ্ঠের ত্রুটিগুলি শুরু করে এবং ক্লান্তির উত্স তৈরি করে। পর্যায়ক্রমে লোডের ক্রমাগত ক্রিয়ায়, ফাটলগুলি ধীরে ধীরে ছড়িয়ে পড়ে এবং অবশেষে উচ্চ-চক্র বাঁকানো ক্লান্তি ফ্র্যাকচারের দিকে নিয়ে যায়। ম্যাক্রোস্কোপিক এবং মাইক্রোস্কোপিক অঙ্গসংস্থানগত বৈশিষ্ট্যগুলি অত্যন্ত সামঞ্জস্যপূর্ণ, এটি প্রমাণ করে যে আকস্মিক ফ্র্যাকচার পুঞ্জীভূত নমন ক্লান্তি ক্ষতি দ্বারা সৃষ্ট হয়।
4. সাইটে- তদন্ত এবং কাজের অবস্থা বিশ্লেষণ
প্রকৃত ব্যর্থতার কাজের অবস্থা পুনরুদ্ধার করতে, উইন্ড টারবাইন সাইটে দুটি অন- তদন্ত করা হয়েছিল৷ সরঞ্জাম অপারেশন সময়কাল, সমাবেশ প্রক্রিয়া, ইনস্টলেশন অবস্থান, ফ্র্যাকচার আকারবিদ্যা এবং রক্ষণাবেক্ষণ রেকর্ড সহ প্রাসঙ্গিক তথ্য ব্যর্থতার শর্তগুলি স্পষ্ট করার জন্য যাচাই করা হয়েছিল।
ত্রিশটিরও বেশি 1.5 মেগাওয়াট উইন্ড টারবাইন তিন বছরেরও বেশি সময় ধরে কাজ করছে, এবং শুধুমাত্র একটি স্টাড বোল্ট ভেঙে গেছে, যা একটি স্বতন্ত্র ব্যর্থতার ঘটনা। সাইট পরিদর্শনে- দেখায় যে ভাঙ্গা স্টাডটি অবস্থানগত বিচ্যুতি সহ ইনস্টল করা হয়েছিল৷ শ্যাঙ্কের একপাশে কোন ফাঁক ছাড়াই গিয়ার হোলের প্রান্তের মুখের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে ফিট করা হয়েছে, অন্য দিকে একটি বড় সমাবেশ ছাড়পত্র ছিল। ইনস্টলেশনের বিচ্যুতির কারণে স্টাডটি বাঁকানো এবং টারবাইন অপারেশনের সাথে ক্রমাগত আদান-প্রদান করে, দীর্ঘমেয়াদী বিকল্প পার্শ্বীয় লোড তৈরি করে এবং সম্ভাব্য ক্লান্তি ব্যর্থতার ঝুঁকি তৈরি করে।
স্টাডটির ঘনিষ্ঠভাবে লাগানো দিকটি ফাঁকহীন এবং সরঞ্জামগুলির জন্য দুর্গম ছিল, এটি প্রমাণ করে যে এই অবস্থানটি অত্যন্ত উচ্চ চক্রীয় স্পর্শক স্ট্রেস সহ্য করে এবং পরবর্তীতে বিচ্ছিন্নকরণে অনেক অসুবিধা সৃষ্টি করে। ক্রমাগত অক্ষীয় উল্লম্ব বিকল্প চাপের অধীনে, গর্তের দেয়ালে ফিটিং করা স্টাডের দিকটি গিয়ার হোলের সাথে বারবার বাঁকানো, প্রভাব এবং ঘর্ষণ অনুভব করে। আসল বাঁক চিহ্নগুলি সম্পূর্ণরূপে জীর্ণ হয়ে গিয়েছিল, সুস্পষ্ট ঘর্ষণ বৈশিষ্ট্য সহ একটি মসৃণ চাপ পৃষ্ঠের মতো একটি আয়না তৈরি করে-।
বায়ু টারবাইন প্রতিদিন 15 ঘন্টার জন্য 17 r/মিনিটের ঘূর্ণন গতিতে কাজ করে, প্রতিদিন প্রায় 15,300 চক্র তৈরি করে। মোট অপারেটিং চক্র দেড় বছরের মধ্যে 2.8×10⁶ এবং সাড়ে তিন বছরের মধ্যে 2.0×10⁷ এ পৌঁছায়। কম চাপের প্রশস্ততা এবং কম সামগ্রিক স্ট্রেস লেভেল সহ প্রায় 4 মিমি এর একটি ছোট প্রশস্ততার মধ্যে স্টাড দুলতে থাকে, সাধারণ নিম্ন-চাপ উচ্চ-চক্র ক্লান্তি কাজের অবস্থার অন্তর্গত। ফ্র্যাকচারটি পর্যায়ক্রমে পার্শ্বীয় লোডের অধীনে দীর্ঘ-মেয়াদী সঞ্চিত নমন ক্লান্তি দ্বারা প্ররোচিত হয়, যা বোল্ট বাঁকানো ক্লান্তি ফ্র্যাকচারের একটি সাধারণ ঘটনা।
5. ব্যাপক সারাংশ
1. অশ্বপালনের ব্যর্থতার মোডটি ওভারলোড ফ্র্যাকচার, ভঙ্গুর ফ্র্যাকচার বা বস্তুগত ত্রুটির কারণে সৃষ্ট ফ্র্যাকচারের পরিবর্তে নমন ক্লান্তি ফ্র্যাকচার হিসাবে নিশ্চিত করা হয়েছে।
2. ব্যর্থতার মূল কারণ হল অনুপযুক্ত সমাবেশ প্রক্রিয়া। অবস্থানগত বিচ্যুতি গিয়ার হোলের সাথে স্টাডের একতরফা ঘনিষ্ঠ ফিটিং এর দিকে পরিচালিত করে, যার ফলে টেকসই পর্যায়ক্রমে স্পর্শক বাঁকানো চাপ সৃষ্টি হয়। উচ্চ-সাইকেল সরঞ্জাম পরিচালনার সময় ক্লান্তি ক্ষতি ক্রমাগত জমা হয় এবং অবশেষে বাঁকানো ক্লান্তি ফ্র্যাকচার ঘটায়।
