چرا افزایش اندازه قطعات باعث افزایش قابلیت اطمینان نمی شود؟

در سیستم های دمای بالا، هنگامی که اجزای شکست می خورند، یک واکنش رایج این است:

اندازه یا ضخامت قطعه را افزایش دهید

فرضیه این است:

• بخش بزرگتر → قدرت بالاتر
• ساختار ضخیم تر → قابل اطمینان تر

با این حال، در عمل، شکست ها اغلب هنوز رخ می دهند.

منطق طراحی معمولا بر اساس:

• افزایش مساحت برش متقابل
• افزایش ظرفیت حمل

این روش برای سیستم های ثابت ساده کار می کند.

اما کاربردهای درجه حرارت بالا پیچیده تر هستند.

مشاهدات ميداني نشان ميده:

• قطعات بزرگتر هنوز هم دچار تغییر شکل می شوند
• شکست اغلب در مکان های مشابه رخ می دهد
• مدت عمر به طور متناسب افزایش نمی یابد

این نشان می دهد که اندازه به تنهایی عامل تعیین کننده نیست.

در اجزای ساختاری مانند داربست ها و رول ها:

استرس خم شدن بر رفتار حاکم است

زمان خم شدن تحت تاثیر موارد زیر قرار می گیرد:

• طول کشش
• توزیع بار

افزایش اندازه قطعات تغییر نمی کند:

• اسپان
• مسیر بار

رفتار سیستم را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

• بار در طول یک محدوده مشخص عمل می کند
• لحظه خم شدن توسعه می یابد
• حداکثر فشار در قسمت های بحرانی رخ می دهد

حتی اگر اندازه بخش افزایش یابد:

درزمان خم شدن بدون تغییر باقی می ماند

کاهش استرس محدود است

در دمای بالا:

• تغییر شکلِ خزنده به طور قابل ملاحظه ای تبدیل می شود
• سفتی مواد کاهش می یابد
• ممکن است استرس حرارتی ایجاد شود

اجزای بزرگتر ممکن است:

• گرادیانت های حرارتی بالاتر را تجربه کنید
• استرس های داخلی بیشتری را جمع آوری کنید

ویژگی های معمول عبارتند از:

• کاهش یا تغییر شکل در طول زمان
• شروع ترک در لبه ها یا مناطق کششی
• خرابی در بارگذاری مکرر

این ها توسط شرایط سیستم اداره می شوند، نه تنها اندازه.

افزایش اندازه بهبود می یابد:

• ماژول بخش
• قدرت محلی

اما به این موضوع اشاره نداره:

• خم کردن ناشی از پیچ و تاب
• شیب های حرارتی
• شرایط تماس
• طراحی پشتیبانی

قابلیت اطمینان توسط رفتار سیستم کنترل می شود، نه اندازه قطعات

به جای اینکه به سادگی اندازه قطعات را افزایش دهند، مهندسان اغلب بر روی:

• کاهش طول کشش،
• بهینه سازی پیکربندی پشتیبانی
• بهبود توزیع بار
• و کنترل یکنواخت بودن دما

برای کاربردهای سخت کوره، متراکمچوب های مربع کربید سیلیکون سینتر شده بدون فشار (SSiC)به دلیل سفتی بالا، تغییر شکل کم و ثبات ساختاری عالی در دراز مدت تحت بار گرمایی مداوم به طور گسترده استفاده می شود.

یک پرتو طولی در یک سیستم کوره:

• افزایش ضخامت → بهبود محدود
• کاهش محدوده طول → کاهش قابل توجهی در فشار خم

تغییر طراحی ساختاری موثرتر از افزایش اندازه است.

افزایش اندازه قطعات:

به طور اساسی قابلیت اطمینان را بهبود نمی بخشد

چون:

• بارگذاری سیستم بدون تغییر باقی می ماند
• مکانیسم های شکست مورد توجه قرار نگرفته اند

قابلیت اطمینان در سیستم های SiC با دمای بالا به موارد زیر بستگی دارد:

• طراحی ساختاری
• توزیع بار
• شرایط دمایی

نه فقط بر اساس اندازه ی قطعاتش.