Utafiti huu umeunda mbinu mpya ya kujenga upya wigo wa mkazo ili kuwezesha matumizi ya rekodi za mkazo zilizopatikana kutoka kwa mwingiliano wa muda mfupi lakini wenye gharama kubwa za kihesabu kati ya barafu, maji na propela ya meli ya daraja la barafu katika uchanganuzi wa muda mrefu wa ukuaji wa ufa wa uchovu. Watafiti wameunganisha mbinu ya Structured Arbitrary Lagrangian–Eulerian katika LS-DYNA, modeli ya kuvunjika kwa barafu yenye vipengele vya mshikamano, kuhesabu mizunguko kwa rainflow, sheria ya Paris na programu ya ukuaji wa ufa FRANC3D katika mlolongo mmoja wa kihesabu. Kwa wigo uliojengwa upya, urefu wa ufa baada ya hatua 51 za ukuaji ulihesabiwa kuwa 79,15 mm, huku urefu uliopatikana kwa kurudia bila kikomo wigo mfupi wa awali ukiwa 77,18 mm, na tofauti kati yao ikaripotiwa kuwa asilimia 2,55. Kizuizi kikuu ni kwamba matokeo yanategemea hali moja ya utafiti wa kihesabu na hayajathibitishwa moja kwa moja kwa data za propela halisi, barafu ya bahari au safari za maeneo ya polar.

Katika modeli ya kihesabu, propela ya daraja R yenye kipenyo cha mita 4,115, yenye mabawa manne na iliyotengenezwa kwa bronzi ya nikeli-alumini, iliunganishwa kikamilifu na kizuizi cha barafu chenye urefu wa mita tatu pamoja na maeneo ya maji na hewa. Katika sehemu ya sekunde 1–2 iliyofafanuliwa kuwa thabiti, msukumo wa propela ulibadilika kwa masafa ya juu na kwa mapigo kati ya takriban −150 kN na +230 kN. Katika muda wa sekunde 1,16 uliochaguliwa kwa uchanganuzi wa ufa, mkazo wa juu zaidi wa von Mises kwenye mzizi wa bawa ulihesabiwa kuwa 254 MPa, na mkazo mkuu wa juu zaidi kuwa 322 MPa. Kujikita kwa mkazo mkuu wa mvutano kwenye uso wa nyuma wa mzizi wa bawa ndiko kulikotumika kama msingi wa kuweka ufa wa awali katika eneo hilo.

Mbinu ya kujenga upya haizidishi rekodi fupi ya mkazo kwa nasibu nukta kwa nukta. Vitalu vya mkazo vilivyotolewa kutoka kwenye rekodi ya awali huchaguliwa kwa kuzingatia kichocheo cha ufa wanachozalisha kwa kila kitengo cha muda kwa mujibu wa sheria ya Paris, usambazaji wa masafa ya mkazo ya rainflow, mwendelezo katika muunganiko wa vitalu na kigezo cha kuepuka kurudia vitalu vilivyotumika hivi karibuni. Kwa mbinu hii, wigo wa sekunde 25, 100, 200, 500 na 1.000 ulitengenezwa. Uwiano wao wa vichocheo vya sheria ya Paris uliorekebishwa kwa muda ulikuwa mtawalia 0,982, 0,983, 1,002, 1,005 na 1,020. Katika hesabu ya ukuaji wa ufa, wigo wa sekunde 200 uliotolewa mojawapo ya uwiano ulio karibu zaidi na rekodi ya awali ulitumika.

Urefu wa ufa wa awali ulionyesha athari kubwa zaidi kati ya vigezo vilivyochunguzwa. Urefu wa ufa ulipoongezwa kutoka 2 mm hadi 10 mm, idadi ya mizunguko iliyohitajika kufikia kiwango cha rejea cha kichocheo cha kuvunjika kilichofafanuliwa katika utafiti ilipungua kutoka 4,05 × 10⁸ mizunguko hadi 0,38 × 10⁸ mizunguko; upungufu ulikuwa asilimia 90,7. Uwiano wa umbo la ufa wa awali a/c = 0,5 ulipoongezwa hadi 1,0, idadi ya mizunguko iliyohitajika kufikia kiwango cha rejea katika kundi lake la kulinganisha ilipungua kwa asilimia 42,9. Thamani hizi si maisha ya mwisho ya kuvunjika, bali ni muda wa kufikia viwango vya kichocheo cha kuvunjika vilivyowekwa mapema.

Kwa mtazamo wa Türkiye: Mbinu hii inaweza kuchunguzwa nchini Türkiye kwa kuunganisha uigaji wa muda mfupi wenye usahihi wa juu na tathmini ya muda mrefu ya ufa katika tafiti za ujenzi wa meli, uhandisi wa baharini, utengenezaji wa propela, uainishaji na maendeleo ya vifaa vya meli vinavyofaa kwa mazingira ya polar. Kabla ya kutumiwa Türkiye, coefficients za sheria ya Paris za nyenzo za propela zinazozalishwa kwa mbinu za ndani, kasoro za kutupwa, mikazo mabaki na usambazaji halisi wa nyufa lazima zibainishwe kwa majaribio. Modeli inapaswa kuendeshwa tena kwa unene tofauti wa barafu, kasi za kusogea, kasi za mzunguko wa propela, hali za cavitation na wasifu wa misheni; matokeo yahakikiwe kwa vipimo vya kiwango kamili au kiwango cha modeli. Utafiti huu hauwezi kutumiwa kutoa moja kwa moja muda salama wa matumizi, kipindi cha matengenezo au ukubwa unaokubalika wa ufa kwa propela maalum nchini Türkiye.

Tatizo kuu ambalo utafiti unajaribu kutatua ni lipi?

Propela za meli za daraja la barafu zinaweza kukumbana na mizigo ya muda mfupi yenye amplitude kubwa, pamoja na nguvu za kawaida za hidrodinamiki, kwa sababu mabawa hukata na kuponda barafu na kuharakisha vipande ndani ya maji. Mgusano na barafu si endelevu wala laini. Bawa hukaribia kizuizi cha barafu, huingia katika mgusano, huvunja barafu, hutenganisha vipande na kisha hurudi katika hali ya kazi ya hidrodinamiki ndani ya maji. Kurudiwa kwa matukio haya hutengeneza mizunguko ya mkazo yenye amplitude inayobadilika kwenye mzizi wa bawa la propela.

Suluhisho la kihesabu lenye usahihi wa juu la mwingiliano huu linahitaji rasilimali kubwa za kompyuta. Hata uigaji wa barafu-maji-propela wa sekunde chache unaweza kuchukua saa nyingi. Kwa upande mwingine, ukuaji wa ufa wa uchovu unahitaji kutathmini mamilioni au mamia ya mamilioni ya mizunguko ya mzigo. Pengo linalolengwa na utafiti ni tofauti ya kipimo cha muda kati ya rekodi fupi ya kihesabu ya mkazo na hesabu ya muda mrefu ya mekanika ya kuvunjika.

Watafiti hawajaribu kutabiri kila nukta ya mkazo ya baadaye. Lengo ni kutengeneza historia bandia ya mkazo iliyo ndefu zaidi huku ikihifadhi sifa za rekodi fupi ambazo ni muhimu kwa uchovu. Sifa zinazolengwa kuhifadhiwa si wastani na mkengeuko wa kawaida pekee; masafa makubwa ya mkazo, usambazaji wa mizunguko ya rainflow, masafa tawala na uwezo wa ukuaji wa ufa kwa mujibu wa sheria ya Paris pia zimejumuishwa katika mbinu.

Mfumo jumuishi wa kihesabu wa utafiti ukoje?

Kielelezo 2 kwenye ukurasa wa nne kinaonyesha mbinu katika hatua tano:

1. Uchanganuzi wa muda wa mpito uliounganishwa kikamilifu wa kihesabu wa barafu, maji na propela
2. Kubadilisha rekodi fupi ya mkazo kuwa wigo wa muda mrefu unaolingana na uchovu
3. Kuweka ufa wa awali wa nusu-elliptiki katika eneo muhimu la mzizi wa bawa
4. Kuhesabu ukuaji wa ufa kwa kutumia sheria ya Paris na FRANC3D
5. Tathmini ya kihandisi kwa mtazamo wa hatari ya ufa, matengenezo na usanifu

Uchanganuzi wa LS-DYNA huzalisha kuvunjika kwa barafu na mkazo wa muda wa mpito wa kimuundo wa propela. Algoriti ya kujenga upya hurefusha historia fupi ya mkazo katika kipengele kilichochaguliwa cha mzizi wa bawa. Ansys Workbench na FRANC3D huweka ufa wa uso wa nusu-elliptiki kwenye uwanja wa mkazo wa pande tatu katika sekunde 1,16 na kuhesabu jinsi mbele ya ufa inavyosonga chini ya kila mzunguko wa mkazo.

Kwa nini mbinu ya S-ALE ilitumika?

Mbinu ya Structured Arbitrary Lagrangian–Eulerian, yaani S-ALE, ilitumika kuruhusu mwingiliano wa eneo la umajimaji na miundo migumu inayopitia deformasyo kubwa ndani ya hesabu moja. Propela na barafu ziliwakilishwa kwa wavu wa kimuundo, huku hewa na maji zikiwakilishwa kwa wavu wa rejea wa umajimaji. Uhamishaji wa momentum kati ya umajimaji na kitu kigumu ulitekelezwa kwa mbinu ya coupling inayotegemea nguvu ya adhabu.

Milango ya uhifadhi wa wingi, momentum na nishati iliyotumika katika utafiti inaweza kufupishwa kama ifuatavyo:

\[ \frac{\partial \rho^r}{\partial t} = -\rho\frac{\partial u_i}{\partial x_i} -w_i\frac{\partial\rho}{\partial x_i} \]

\[ \rho\frac{\partial u_i^r}{\partial t} = \sigma_{ij,j} +\rho b_i -\rho w_j\frac{\partial u_i}{\partial x_j} \]

\[ \rho\frac{\partial e^r}{\partial t} = \sigma_{ij}u_{i,j} +\rho b_i u_i -\rho w_j\frac{\partial e}{\partial x_j} \]

Hapa, \(\rho\) inawakilisha msongamano, \(u_i\) vipengele vya kasi, \(e\) nishati maalum ya ndani, \(w_i\) kasi jamaa kati ya nyenzo na wavu wa rejea, na \(\sigma_{ij}\) tensor ya mkazo. Mbinu inalenga kuhesabu ndani ya suluhisho moja mwendo wa maji wakati propela inazunguka na usafirishaji wa vipande vya barafu ndani ya umajimaji.

Kuvunjika kwa barafu kuliwekwa katika modeli vipi?

Kizuizi cha barafu kiliundwa kwa vipengele vigumu vya elastoplastiki na vipengele vya kuvunjika vya mshikamano vilivyowekwa kati ya vipengele hivyo. Vipengele vya mshikamano mwanzoni huunganisha vipengele jirani vya barafu. Wakati mvutano wa kawaida au wa tangential unapozidi nguvu iliyowekwa, uharibifu huanza; uwezo wa kubeba mzigo hupungua kadiri utengano unavyoongezeka. Nishati muhimu ya utengano inapofikiwa, kiungo hukatika kabisa na vipande vya barafu hutengana.

Kielelezo 4 kwenye ukurasa wa tano kinaonyesha eneo la mshikamano kati ya vipengele viwili vya barafu likitengana kwa kuunda ufa. Katika mbinu hii njia ya ufa haijawekwa mapema kama mstari mmoja; uharibifu umeruhusiwa kukua katika interfaces zinazofaa za vipengele.

Kwa vipengele vya mshikamano, msongamano wa 900 kg/m³, mvutano wa juu zaidi wa 4 MPa, kiwango cha kuachia nishati cha 433 J/m² na ugumu wa 50.000 MPa ulitumika. Moduli ya elasticity ya mwili wa barafu ni 264,8 MPa, mkazo wa yield ni 2,61 MPa na uwiano wa Poisson ni 0,30. Vigezo hivi havikupatikana kwa majaribio mapya katika utafiti huu, bali vilitokana na tafiti za awali za modeli za watafiti.

Sifa za propela na eneo la hesabu ni zipi?

Kasi ya kuingia kwa maji iliwekwa kuwa 3,62 m/s katika mwelekeo wa −X, kasi ya kusogea kwa barafu 0,7 m/s katika mwelekeo wa +X, na kasi ya mzunguko wa propela 2,698 mizunguko/sekunde. Vipengele vya muundo vyenye ukubwa wa mita 0,19 vilitumika katika eneo la umajimaji. Uhamaji wa propela katika mwelekeo wa X ulizuiliwa, huku viwango vingine vya uhuru vikiruhusiwa.

Uchanganuzi wa unyeti wa wavu ulionyesha nini?

Ukubwa wa wavu wa 40, 50, 60 na 70 mm ulilinganishwa kwa propela. Nguvu za wastani zilizohesabiwa katika kipindi cha sekunde 0,5–1,25 cha hatua ya kwanza ya kukata barafu zilikuwa kama ifuatavyo:

Matokeo ya wavu wa 40 na 50 mm yalikuwa karibu, huku tofauti kubwa zikionekana katika wavu mbaya zaidi. Watafiti walichagua wavu wa 50 mm ili kusawazisha muda wa hesabu na uthabiti wa suluhisho. Ulinganisho huu unaunga mkono convergence ya wavu wa kihesabu; si ushahidi wa usahihi kamili dhidi ya kipimo halisi.

Mizigo ya propela ilibadilikaje wakati wa kukata barafu?

Kielelezo 6 kwenye ukurasa wa nane kinaonyesha kuwa msukumo wa propela si wimbi la kawaida la sine. Katika sehemu thabiti ya sekunde moja, thamani zilibadilika kati ya takriban −150 kN na +230 kN. Vilele hasi vinaonyesha kuwa katika baadhi ya nyakati upinzani wa kukata barafu ulikuwa mkubwa kuliko msukumo chanya wa hidrodinamiki wa propela.

Katika Kielelezo 7 cha ukurasa huo huo, barafu hugawanyika kuwa vipande vingi vidogo katika eneo la mgusano wa bawa. Vipande hukusanyika karibu na kupita kwa bawa, kisha husafirishwa na mtiririko wa maji na mwendo wa propela. Matokeo ya kuona yanaonyesha kwamba mzigo unajumuisha hatua za kukata, kuponda, kuvunjika na kutengana kwa vipande badala ya mgusano endelevu.

Eneo muhimu kwa ufa lilichaguliwaje?

Kati ya vipengele vya mzizi wa bawa, kipengele namba 505354 chenye historia kali zaidi ya mkazo mkuu wa juu kilichaguliwa. Rekodi ya mkazo ilichukuliwa kutoka kipindi cha sekunde 0,482–2,730. Kwa kuwa hali ya juu zaidi ya mvutano katika rekodi ilitokea sekunde 1,16, uwanja wa mkazo wa pande tatu katika muda huo ulitumiwa kama uwanja msingi wa uchanganuzi wa baadaye wa FRANC3D.

Kwa mujibu wa Kielelezo 8 na Kielelezo 9 kwenye ukurasa wa tisa:

• Mkazo wa juu zaidi wa von Mises ni 254 MPa.
• Mkazo wa yield ulioripotiwa wa nyenzo ya propela ni 268,3 MPa.
• Mkazo mkuu wa juu zaidi ni 322 MPa.
• Mkazo wa mvutano umejikita kwenye uso wa nyuma wa mzizi wa bawa.

Thamani ya von Mises ni takriban asilimia 94,7 ya kikomo cha yield kilichoripotiwa. Mkazo mkuu wa juu zaidi haukutumiwa kama kigezo cha moja kwa moja cha yield, bali kubainisha mwelekeo na kichocheo cha mvutano cha ufa wa kufunguka wa Mode I.

Kwa nini rekodi fupi ya mkazo haikurudiwa moja kwa moja?

Kurudia rekodi fupi vilevile mfululizo hurejesha mfuatano uleule wa matukio kwa vipindi vya kawaida. Hatua kama hiyo inaweza kuunda periodicity bandia isiyokuwepo katika rekodi ya awali. Kuchagua nukta za mkazo kwa nasibu na kwa kujitegemea, kwa upande mwingine, kunaweza kuvuruga mpangilio wa muda, muundo wa masafa na mikazo ya wastani ya mizunguko.

Mbinu iliyopendekezwa iko kati ya njia hizi mbili za mwisho. Vitalu vifupi hutolewa kutoka historia ya mkazo kwa dirisha linaloteleza na mpangilio wa muda ndani ya kila kitalu huhifadhiwa. Wigo mpya mrefu hutumia rekodi ya awali kama nanga ya kuanzia na huunganisha vitalu vilivyochaguliwa kwa overlap ya mstari.

Fungsi ya gharama ya kujenga upya ilifafanuliwaje?

Kwa kila kitalu cha mkazo kinachopendekezwa, gharama ya jumla ilihesabiwa kama ifuatavyo:

\[ C_0= \alpha_d C_d+ \alpha_h C_h+ \alpha_b C_b+ C_r+ \varepsilon \]

Uzito mkuu uliwekwa kuwa \(\alpha_d=1{,}8\), \(\alpha_h=0{,}9\) na \(\alpha_b=0{,}12\). Kwa kila muda lengwa, wigo kamili uliundwa kwa kuanzia mara kadhaa kwa nasibu, na matokeo yaliyolingana vizuri zaidi na rekodi ya awali yalichaguliwa.

Kichocheo sawa cha ufa kwa mujibu wa sheria ya Paris kilihesabiwaje?

Sheria ya Paris inaunganisha kasi thabiti ya ukuaji wa ufa wa uchovu na masafa ya sababu ya ukali wa mkazo:

\[ \frac{da}{dN}=C(\Delta K)^m \]

Masafa ya sababu ya ukali wa mkazo huandikwa kwa takriban kama:

\[ \Delta K=Y\,\Delta\sigma\sqrt{\pi a} \]

Katika kulinganisha nyenzo ileile, eneo lilelile la ufa, jiometri ileile na hali ileile ya rejea ya ufa, \(C(Y\sqrt{\pi a})^m\) ni kizidisho cha pamoja. Kwa hiyo kichocheo jamaa cha ufa kinaweza kulinganishwa kupitia nguvu ya \(m\) ya masafa ya mkazo yaliyopatikana kwa rainflow:

\[ G= \frac{1}{T} \sum_{i=1}^{N_r} n_i(\Delta\sigma_i)^m \]

• \(G\) ni kichocheo cha ufa cha aina ya Paris kwa kila kitengo cha muda.
• \(T\) ni muda wa historia ya mkazo.
• \(\Delta\sigma_i\) ni masafa ya mkazo ya rainflow namba i.
• \(n_i\) ni idadi ya mizunguko ya masafa hayo.
• \(m\) ni eksponenti ya sheria ya Paris.

Gharama ya kichocheo cha Paris:

\[ C_d= \left| \ln\left(\frac{G_{\text{next}}}{G_{\text{raw}}}\right) \right| \]

ilifafanuliwa hivyo. Uwiano unapokaribia moja, inaonyesha kuwa baada ya kuongeza kitalu kinachopendekezwa, uwezo wa ukuaji wa ufa kwa kila kitengo cha muda unabaki kufanana na rekodi ya awali.

Kwa nini usambazaji wa rainflow ulihifadhiwa pia?

Hata kama historia mbili za mkazo zina kichocheo sawa cha jumla cha Paris, usambazaji wao wa mizunguko unaweza kutofautiana. Historia moja inaweza kuwa na mizunguko mingi ya masafa ya kati, na nyingine ikawa na mizunguko michache ya masafa makubwa sana. Kwa sababu ya eksponenti kubwa katika sheria ya Paris, athari ya mizunguko yenye masafa makubwa ni kubwa hasa.

Masafa ya mkazo ya rainflow yaligawanywa katika madaraja \(B\) na kubadilishwa kuwa usambazaji wa uwezekano. Usambazaji uliosasishwa:

\[ P_{\text{next}} = \beta P_{\text{run}} + (1-\beta)P_{\text{cand}} \]

ulihesabiwa kwa mlinganyo huo na \(\beta=0{,}92\) ikatumika. Tofauti kati ya usambazaji wa awali na uliosasishwa ilipimwa kwa total variation distance:

\[ C_h= \frac{1}{2} \sum_{b=1}^{B} \left| P_{\text{next},b} - P_{\text{raw},b} \right| \]

Kielelezo 10 kwenye ukurasa wa kumi na moja kinaonyesha kwa mchoro jinsi usambazaji unaoendelea unavyounganishwa na usambazaji wa kitalu kinachopendekezwa.

Mizunguko bandia katika muunganiko wa vitalu ilidhibitiwaje?

Ikiwa kuna mruko mkubwa kati ya mkazo wa mwisho wa kitalu kimoja na mkazo wa kwanza wa kitalu kipya, kuhesabu rainflow kunaweza kuunda mzunguko wa masafa makubwa ambao haukuwepo katika rekodi ya awali. Kwa hiyo gharama ya mpaka:

\[ C_b= \frac{ |\sigma_{\text{tail}}-\sigma_{\text{cand}}| }{ \operatorname{std}(\sigma_{\text{raw}}) } \]

ilifafanuliwa hivyo. Overlap ya mstari pia ilitumika kati ya vitalu.

Kitalu kilichotumika ndani ya chaguo tano za mwisho kilipewa adhabu ya kurudia ya \(0{,}35\). Mkengeuko wa kawaida wa perturbation ya nasibu ulikuwa \(0{,}015\). Vipengele hivi viwili vinalenga kupunguza hali ya algoriti kuchagua mara kwa mara vitalu vilevile vichache na kunaswa katika suluhisho moja la ndani.

Uchanganuzi wa kuondoa hyperparameter ulionyesha nini?

Katika Kielelezo 11 cha ukurasa wa kumi na mbili, uzito mkuu, coefficient ya kumbukumbu ya usambazaji, kipengele cha nasibu na adhabu ya kurudia vilibadilishwa na tofauti ya asilimia ya vipimo vya matokeo kutoka hali ya nominal ikaonyeshwa.

Kigezo nyeti zaidi kilikuwa uzito wa kichocheo cha Paris \(\alpha_d\). Kipengele hiki kilipoondolewa kabisa:

• Hitilafu ya jumla ya kichocheo cha Paris iliongezeka kwa asilimia 12,0.
• Hitilafu ya kichocheo cha mkia wa asilimia 95 iliongezeka kwa asilimia 12,3.
• Kipimo cha mkia wa asilimia 99 kilipungua kwa asilimia 20,3.

Matokeo ya mwisho yanaonyesha kuwa kuboreka kwa kipimo kimoja hakumaanishi kwamba wigo mzima ni bora zaidi. Ulinganifu wa mkia wa juu unaweza kuboreka huku ulinganifu wa jumla wa kichocheo ukiharibika.

Uzito wa histogram ulipoondolewa, kipimo cha mkia wa asilimia 99 kiliharibika kwa asilimia 17,8. Uzito wa mwendelezo wa mpaka ulipoondolewa, vipimo vya jumla vya kichocheo cha Paris viliharibika kwa takriban asilimia 10–11. Watafiti walitathmini kuwa mipangilio nominal haikutoa matokeo bora zaidi kwa kipimo kimoja pekee, lakini ilitoa suluhisho lenye uwiano kati ya vipimo.

Wigo uliojengwa upya unafanana kiasi gani na rekodi ya awali?

Mbinu ilitengeneza wigo mitano ya sekunde 25, 100, 200, 500 na 1.000. Histogram za rainflow zilionyesha kuwa sehemu kubwa ya mizunguko ilijikusanya katika masafa ya mkazo chini ya takriban 50 MPa na kwamba kulikuwa na mkia mrefu lakini adimu katika masafa makubwa.

Katika matriksi za masafa–wastani kwenye ukurasa wa kumi na tatu, kituo cha msongamano kilibaki kwenye masafa ya chini ya mkazo na karibu na mkazo wa wastani wa takriban 100–150 MPa. Kadiri muda ulivyoongezeka, idadi ya jumla ya mizunguko iliongezeka, lakini eneo kuu la usambazaji lilibaki kwa kiasi kikubwa.

Katika matokeo ya fast Fourier transform kwenye ukurasa wa kumi na nne, vilele vikuu vya masafa vilibaki katika nafasi zinazofanana, hasa katika eneo la chini ya takriban 30 Hz. Ujenzi upya haukutengeneza masafa mapya tawala yenye amplitude kubwa ambayo hayakuwepo katika rekodi ya awali.

Wigo wa sekunde 200 ulichaguliwa kwa uchanganuzi wa ukuaji wa ufa kwa sababu ulionyesha tofauti ya asilimia 0,2 tu katika kichocheo cha Paris kwa kila kitengo cha muda. Wigo uliochaguliwa una mizunguko 43.525 ya rainflow.

Ufa wa awali uliundwaje?

Katika FRANC3D, ufa wa uso wa nusu-elliptiki uliwekwa kwenye mzizi wa bawa. Kipimo kinachoitwa “urefu wa ufa wa awali wa 2 mm” katika utafiti ni jumla ya \(2c=2\) mm kwenye uso. Kwa kuwa uwiano wa umbo ni \(a/c=0{,}6\), nusu-urefu ni \(c=1\) mm na kina cha awali ni \(a=0{,}6\) mm. Kielelezo 17 kwenye ukurasa wa kumi na sita kinaonyesha jiometri hii kwa mwonekano wa uso na wa sehemu.

Ufa unawakilisha kasoro ndogo ya kutupwa inayoweza kutokea wakati wa utengenezaji au uharibifu wa awali unaoweza kusababishwa na pigo la barafu wakati wa matumizi. Mwelekeo wa ufa ulichaguliwa kulingana na uwanja wa mkazo wa mvutano katika sekunde 1,16.

Vigezo vya nyenzo vya sheria ya Paris ni vipi?

Thamani hizi hazikutokana na majaribio mapya ya nyenzo yaliyofanywa katika utafiti huu; zilichukuliwa kutoka utafiti wa awali wa ukuaji wa ufa wa bronzi ya nikeli-alumini uliotajwa.

Matokeo ya ufa ya wigo uliojengwa upya yalithibitishwaje?

Kwa jiometri ileile ya ufa na mipangilio ileile ya hesabu, hesabu mbili tofauti za ukuaji wa hatua 51 zilifanywa:

• Kurudia mfululizo rekodi fupi ya awali ya mkazo
• Kurudia mfululizo wigo wa sekunde 200 uliojengwa upya

Ulinganisho huu unaonyesha kuwa wigo uliojengwa upya unabaki karibu na matokeo ya ukuaji wa ufa ya rekodi fupi ya awali chini ya modeli na hali zilezile za awali. Huu si uthibitisho kwa kipimo huru; ni jaribio la uthabiti wa ndani kati ya njia mbili za upakiaji wa kihesabu.

Mchakato wa ukuaji wa ufa uliendeleaje?

Kielelezo 18 kwenye ukurasa wa kumi na saba kinaonyesha ukuaji wa mbele ya ufa wa nusu-elliptiki katika hatua 51. Mbele ya ufa kwa ujumla ilidumisha umbo laini na linalokaribia nusu-duara. Idadi ya jumla ya mizunguko iliongezeka haraka katika hatua za mwanzo na baada ya takriban hatua ya 25 ikatulia karibu na 4,0 × 10⁸ mizunguko.

Mwonekano huu unaonyesha kuwa kila hatua ya hesabu haiwakilishi idadi sawa ya mizunguko. Hatua za kwanza za ukuaji wa kijiometri zinahitaji mizunguko mingi zaidi ya mzigo, lakini ufa unapokua, hatua ileile ya ukuaji hukamilika kwa mizunguko michache.

Sababu ya juu zaidi ya ukali wa mkazo ya Mode I:

• Katika hatua ya awali iko karibu na 340–400 MPa√mm.
• Karibu na hatua ya 25 iliongezeka hadi takriban 1.100 MPa√mm.
• Katika hatua ya 51 ilifikia takriban 1.850 MPa√mm.

Thamani ya mwisho haifikii fracture toughness iliyotajwa ya 3.952,85 MPa√mm. Kwa hiyo hatua ya 51 si hatua ya mwisho ya kuvunjika au kupasuka.

Mkazo na muundo wa wavu kwenye ncha ya ufa unaonyesha nini?

Kielelezo 19 kwenye ukurasa wa kumi na nane kinaonyesha ufunguzi wa ufa na uwanja wa mkazo wa ncha ya ufa katika hatua 1, 25 na 51. Wavu ulifanywa mnene tu karibu na mbele ya ufa na ukaachwa kuwa mbaya zaidi katika maeneo ya mbali.

Katika hatua ya kwanza, mkazo mkubwa umejikita katika eneo dogo. Katika hatua zinazofuata, ufunguzi wa ufa unaonekana, eneo la mkazo mkubwa linapanuka na mkusanyiko kwenye ncha mbili za ufa unaongezeka. Uhamishaji katika picha umeongezwa mara 30; ufunguzi unaoonyeshwa si deformation ya kipimo halisi.

Ni mode gani ya kuvunjika inayotawala?

Matokeo kwenye kurasa za kumi na nane na kumi na tisa yanaonyesha kwamba kati ya sababu tatu za ukali wa mkazo, \(K_I\) inatawala waziwazi. \(K_I\) inawakilisha upakiaji wa Mode I ambapo nyuso za ufa hufunguka na kutengana.

• \(K_I\) iliongezeka kwa utaratibu na kwa nguvu kadiri ufa ulivyokua.
• \(K_{II}\) ilibaki na amplitude ndogo na yenye kuyumba.
• \(K_{III}\) ilibadilisha ishara lakini ilibaki ndogo sana kuliko \(K_I\).
• J-integral iliongezeka kwa namna inayofanana na \(K_I\).
• T-stress ilibaki hasi kwenye sehemu kubwa ya mbele ya ufa.

Matokeo haya yanaonyesha kuwa katika hali ya upakiaji iliyochunguzwa ufa ulisukumwa hasa na mode ya kufunguka, huku vipengele vya shear vikitoa mchango wa eneo na wa pili. Mpangilio huohuo wa mode haujahakikishwa kwa pembe tofauti za mgusano wa barafu au mielekeo tofauti ya upakiaji.

Urefu wa ufa wa awali uliathirije?

Uwiano wa umbo \(a/c=0{,}6\) uliwekwa thabiti na urefu wa uso wa awali wa 2, 3, 5 na 10 mm ukalinganishwa. Kwa kundi hili, kiwango cha pamoja cha kulinganisha ni kufikia kiwango cha juu cha \(K_I\) cha takriban 1.200 MPa√mm na kiwango cha juu cha J-integral cha takriban 1,2 × 10⁻⁵ MJ/mm².

Katika Kielelezo 21 kwenye ukurasa wa ishirini, kadiri ufa wa awali unavyokuwa mrefu, mikunjo yote ya \(K_I\) na J husogea kushoto. Hii inaonyesha kuwa kiwango kilekile cha kichocheo cha kuvunjika kinafikiwa kwa mizunguko michache zaidi. Athari si ya mstari: kuongeza urefu wa awali mara tano kulipunguza idadi ya mizunguko ya rejea hadi takriban sehemu moja ya kumi.

Uwiano wa umbo la ufa wa awali uliathirije?

Urefu wa awali wa uso uliwekwa thabiti kuwa 2 mm na uwiano wa \(a/c\) ukabadilishwa kuwa 0,5, 0,6, 0,7, 0,8 na 1,0. Kadiri uwiano unavyoongezeka, mbele ya ufa huwa ya kina zaidi na ya mviringo zaidi.

Kiwango cha mwisho cha pamoja kilichotumika katika kundi hili la kulinganisha ni kiwango cha juu cha \(K_I\) cha takriban 1.750 MPa√mm. Rejea hii ni tofauti na kiwango cha 1.200 MPa√mm katika utafiti wa urefu wa ufa.

Uwiano wa umbo pia uliharakisha ukuaji wa ufa; hata hivyo, tofauti kati ya mikunjo haikuwa kubwa kama ile iliyotokana na mabadiliko ya urefu wa awali. Katika masafa ya vigezo yaliyochunguzwa, urefu wa ufa wa awali ndio kigezo kilicho na athari kubwa zaidi.

Thamani za “saa sawa” katika utafiti zinapaswa kutafsiriwaje?

Kila wigo bandia wa sekunde 200 una mizunguko 43.525 ya rainflow. Thamani za saa katika majedwali zilihesabiwa kwa kugawanya idadi ya mizunguko inayohitajika kwa msongamano huu thabiti wa mizunguko:

\[ t_{\mathrm{eq}} = \frac{N_{\mathrm{ref}}}{43.525} \times \frac{200}{3.600} \]

Muda huu una mipaka muhimu ya tafsiri:

• Haumaanishi kwamba meli halisi hufanya kazi bila kukoma katika hali ileile ya kukata barafu; ni kurudia kwa kihisabati pekee.
• Si muda wa kufikia kuvunjika kwa mwisho au \(K_{\mathrm{IC}}\).
• Viwango vya rejea vya \(K_I\) vilivyotumika katika majedwali mawili ya parametriki si sawa.
• Wasifu tofauti wa misheni, safari katika maji wazi, unene unaobadilika wa barafu na vituo vya matengenezo havikuzingatiwa.
• Haiwezi kutumika kama saa halisi ya kalenda au kipindi salama cha matengenezo.

Kiwango cha takriban 600 MPa√mm kinamaanisha nini?

Watafiti waliona kuwa katika mikunjo ya parametriki, mteremko huongezeka wazi baada ya \(K_I\) kuzidi takriban 600 MPa√mm, na ukuaji huharakishwa sana baada ya takriban 1.100 MPa√mm.

Thamani hizi hazipaswi kutafsiriwa kama “kikomo cha mpito kutoka hali thabiti hadi isiyo thabiti” cha ulimwengu wote kwa bronzi ya nikeli-alumini. Matokeo ni mahususi kwa coefficients za Paris zilizotumika, jiometri ya ufa, uwanja wa mkazo uliochaguliwa, hatua za kihesabu za ukuaji na wigo wa mzigo wa utafiti huu. Si kizingiti cha majaribio wala kikomo sanifu cha kukubalika.

Nguvu za utafiti ni zipi?

• Unaunganisha mizigo ya barafu, maji na propela katika modeli moja iliyounganishwa kikamilifu.
• Kuvunjika kwa barafu kumewakilishwa kwa vipengele vya mshikamano na kutengana kwa vipande.
• Data ya mkazo ya muda mfupi imejengwa upya kwa vigezo vya uchovu badala ya kurudiwa moja kwa moja.
• Kichocheo cha Paris, usambazaji wa rainflow, mwendelezo wa mpaka na utofauti wa kurudia zimetumika katika fungsi moja ya lengo.
• Uchanganuzi wa unyeti umetolewa kwa kuondoa hyperparameter kuu moja baada ya nyingine.
• Histogram ya rainflow, matriksi ya masafa–wastani, wigo wa masafa na uwiano wa kichocheo cha Paris zimetathminiwa pamoja.
• Urefu wa ufa uliohesabiwa kwa mizigo ya awali na iliyojengwa upya umelinganishwa moja kwa moja.
• Mode I, Mode II, Mode III, J-integral na T-stress zimechunguzwa katika mbele ya ufa.
• Urefu wa ufa wa awali na uwiano wa umbo umetathminiwa katika makundi tofauti ya parametriki.

Vikwazo vikuu vya utafiti ni vipi?

• Hakuna jaribio jipya la kimwili la kukata barafu au mkazo wa propela lililofanywa.
• Vigezo vya nyenzo na kuvunjika kwa barafu vya modeli vimechukuliwa kutoka tafiti za awali.
• Jiometri moja tu ya propela ya daraja R imechunguzwa.
• Kizuizi kimoja cha barafu, kasi moja ya kuingia, kasi moja ya barafu na kasi moja ya mzunguko wa propela zimetumika.
• Historia ya mkazo katika kipengele kimoja tu cha mzizi wa bawa imejengwa upya.
• Ujenzi upya hauwezi kuzalisha hali mpya za bahari au barafu ambazo hazikuwepo kabisa katika rekodi fupi.
• Wigo wote wa sekunde 25–1.000 umetokana na rekodi ileile fupi ya kihesabu.
• Uthibitishaji wa wigo haukufanywa kwa rekodi huru ya muda mrefu ya mkazo halisi.
• Ulinganisho wa wigo wa awali na uliojengwa upya ulifanywa ndani ya modeli ileile ya kihesabu.
• Imechukuliwa kuwa uwanja mmoja wa anga wa mkazo katika sekunde 1,16 unawakilisha upakiaji wa amplitude inayobadilika kwa muda wote.
• Tabia nje ya eneo thabiti la ukuaji wa ufa ambako sheria ya Paris inatumika haijafanyiwa modeli kwa kina.
• Kufungwa kwa ufa, athari ya mpangilio wa mizunguko, kuchelewa kutokana na overload na mikazo mabaki havijashughulikiwa wazi.
• Usambazaji halisi wa kasoro za utengenezaji au kutokuwa na uhakika wa uwezekano haujazingatiwa.
• Muda wa rejea uliohesabiwa si kuvunjika kwa mwisho wala maisha halisi ya misheni.
• Kiwango kilekile cha rejea cha \(K_I\) hakikutumika katika tafiti za urefu wa ufa na uwiano wa umbo.
• Utafiti haujapitia ukaguzi wa rika.

Utafiti unaunga mkono nini?

• Mpangilio uliotumika wa S-ALE na vipengele vya mshikamano umeweza kuzalisha nguvu za kukata barafu za mapigo na kuvunjika kwa barafu.
• Katika hali iliyochunguzwa, mzizi wa bawa ulibainishwa kama eneo la mkazo mkubwa wa mvutano na mkazo sawa.
• Mbinu iliyopendekezwa inayotegemea vitalu iliweza kuhifadhi kwa takriban sifa za rainflow na masafa tawala za rekodi fupi ya awali.
• Kichocheo cha Paris kilichorekebishwa cha wigo wa sekunde 200 ni asilimia 0,2 juu ya rekodi ya awali.
• Matokeo ya urefu wa ufa baada ya hatua 51 kwa upakiaji uliojengwa upya na wa awali yanatofautiana kwa asilimia 2,55.
• Katika hali ya upakiaji iliyochunguzwa, kipengele cha kufunguka cha Mode I ndicho kinachotawala ukuaji wa ufa.
• Urefu wa ufa wa awali ulionyesha athari kubwa zaidi kuliko uwiano wa umbo ndani ya masafa ya vigezo yaliyochaguliwa.
• Kasoro kubwa zaidi za awali zilifikia kichocheo cha rejea cha kuvunjika kwa mizunguko michache sana.

Utafiti hauthibitishi nini?

• Hauthibitishi kwamba mbinu itatoa usahihi uleule kwa propela zote za daraja la barafu.
• Hauonyeshi kwamba modeli inatabiri kwa usahihi mizigo katika mazingira halisi ya polar ndani ya kutokuwa na uhakika wa majaribio.
• Hauonyeshi kwamba wigo uliojengwa upya ni sawa na wigo halisi wa muda mrefu wa misheni.
• Hauthibitishi kwamba ufa wa 79,15 mm utatokea katika propela halisi baada ya idadi ileile ya mizunguko.
• Hauonyeshi kwamba saa zilizo katika majedwali ni maisha halisi ya kusafiri au ya kalenda.
• Haubainishi kwamba 2 mm, 5 mm au 10 mm ni kikomo kinachokubalika cha matengenezo.
• Hauthibitishi kwamba thamani ya takriban 600 MPa√mm ni kizingiti cha ulimwengu wote cha kuharakisha ukuaji.
• Hauonyeshi kwamba ufa ulifikia kuvunjika kwa mwisho katika hatua ya 51.
• Hauonyeshi kwamba matokeo yaleyale yanatumika chini ya unene tofauti wa barafu, cavitation, kutu au joto linalobadilika.
• Hauhesabu kipindi halisi cha matengenezo au mpango wa ukaguzi ulio bora zaidi kiuchumi.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muhtasari wa kiufundi wa mbinu

Mipangilio ya kujenga upya wigo wa mkazo

Matokeo makuu ya mzigo wa muda wa mpito

Matokeo ya uthibitishaji wa wigo

Ulinganisho wa matokeo ya jiometri ya ufa wa awali

Asilimia hizi mbili zinahusu makundi tofauti ya kulinganisha na viwango tofauti vya rejea vya kichocheo cha kuvunjika. Thamani kamili za saa hazipaswi kulinganishwa moja kwa moja kati ya majedwali hayo mawili.

Ujumbe mkuu wa vielelezo

• Kielelezo 1: Kinaonyesha mkunjo wa S-N wa mizunguko ya chini na ya juu kwa bronzi ya nikeli-alumini uliotolewa kutoka utafiti wa awali.
• Kielelezo 2: Kinaonyesha mbinu ya hatua tano kutoka uchanganuzi wa barafu-maji-propela hadi uzalishaji wa wigo na tathmini ya ufa.
• Kielelezo 3: Kinaonyesha coupling ya nguvu ya adhabu kati ya nodi za umajimaji na muundo katika S-ALE.
• Kielelezo 4: Kinaonyesha eneo la mshikamano kati ya vipengele vya barafu likiharibika na kuunda ufa.
• Kielelezo 5: Kinaonyesha jiometri ya propela ya daraja R na eneo la hesabu la hewa-maji-barafu.
• Kielelezo 6: Kinaonyesha msukumo wa propela wa mapigo unaobadilika kati ya −150 na +230 kN wakati wa kukata barafu.
• Kielelezo 7: Kinaonyesha kizuizi cha barafu kikisagwa karibu na bawa na vipande vikisambaa ndani ya maji.
• Kielelezo 8: Kinaonyesha usambazaji wa von Mises na mkazo mkuu wa juu zaidi katika sekunde 1,16.
• Kielelezo 9: Kinaonyesha kipengele muhimu cha mzizi wa bawa na historia ya mkazo mkuu ya sekunde 0,482–2,730.
• Kielelezo 10: Kinaonyesha jinsi usambazaji wa masafa ya rainflow unavyounganishwa kwa kutumia coefficient ya kumbukumbu.
• Kielelezo 11: Kinaonyesha athari za kuondoa au kubadilisha hyperparameter za kujenga upya kwenye vipimo.
• Vielelezo 12–13: Vinaonyesha kwamba histogram ya rainflow na matriksi za masafa–wastani hudumisha muundo wao mkuu katika muda tofauti.
• Vielelezo 14–15: Vinaonyesha muundo wa masafa na uwiano wa vichocheo vya Paris uliorekebishwa kwa muda tano.
• Kielelezo 16: Kinaonyesha mpangilio wa mizunguko wa wigo wa sekunde 200 uliotumika katika hesabu ya ufa.
• Kielelezo 17: Kinaonyesha ufa wa awali wenye urefu wa uso wa 2 mm na kina cha 0,6 mm.
• Vielelezo 18–20: Vinaonyesha maendeleo ya hatua 51 ya mbele ya ufa, mkusanyiko wa mizunguko, \(K_I\), \(K_{II}\), \(K_{III}\), J-integral na T-stress.
• Kielelezo 21: Kinaonyesha kwamba kadiri urefu wa ufa wa awali unavyoongezeka, kichocheo cha kuvunjika huongezeka kwa mizunguko michache zaidi.
• Kielelezo 22: Kinaonyesha kwamba uwiano mkubwa zaidi wa \(a/c\) huharakisha ukuaji, lakini athari yake ni ndogo zaidi kuliko mabadiliko ya urefu.

Hali ya matokeo kulingana na kiwango cha ushahidi

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Jina kamili la awali la utafiti: A Paris-law equivalent spectrum reconstruction method for fatigue crack propagation of ice-class propellers in polar environments

Waandishi: Xiaoli Yuan, Xinyao Wang, Weipeng Xiong, Mi-An Xue, Yanqi Wang na Chao Wang.

Mpangilio wa waandishi: Xiaoli Yuan ni mwandishi wa kwanza, Xinyao Wang wa pili, Weipeng Xiong wa tatu, Mi-An Xue wa nne, Yanqi Wang wa tano na Chao Wang wa sita.

Taarifa ya mchango sawa: Toleo lililopakiwa halina taarifa kuhusu waandishi waliochangia kwa kiwango sawa.

Mwandishi anayewasiliana: Weipeng Xiong.

Barua pepe ya mwandishi anayewasiliana: xiongweipeng@hhu.edu.cn

Uhusiano wa taasisi:

1. College of Harbour, Coastal and Offshore Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China.
2. College of Mechanics and Engineering Science, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 211100, China.
3. College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China.

Ulinganifu wa mwandishi–taasisi:

• Xiaoli Yuan: taasisi ya kwanza na ya pili ndani ya Hohai University.
• Xinyao Wang: taasisi ya kwanza ndani ya Hohai University.
• Weipeng Xiong: taasisi ya kwanza ndani ya Hohai University.
• Mi-An Xue: taasisi ya kwanza ndani ya Hohai University.
• Yanqi Wang: taasisi ya kwanza ndani ya Hohai University.
• Chao Wang: taasisi ya tatu ndani ya Harbin Engineering University.

DOI:10.2139/ssrn.7197210

Jukwaa la uchapishaji: SSRN.

Kiungo rasmi cha chanzo:Rekodi ya utafiti ya SSRN

Mwaka wa uchapishaji: 2026.

Tarehe kamili ya kupakiwa SSRN: Toleo lililopakiwa halina tarehe wazi ya uwasilishaji wa SSRN; siku kamili haikuthibitishwa kwa kujitegemea katika mapitio haya.

Hali ya jarida: Kichwa cha ukurasa kina kauli “Ocean Engineering xxx (xxxx) xxxxxx”. Kwa kuwa hakuna juzuu, toleo, namba ya makala, tarehe ya kukubaliwa au rekodi ya mwisho ya uchapishaji mtandaoni, uchapishaji katika jarida lililopitiwa na rika haujathibitishwa.

Mchapishaji: Hakuna rekodi ya uhakika ya mchapishaji kwa uchapishaji wa mwisho uliopitiwa na rika. Toleo lililochunguzwa ni preprint iliyochapishwa kwenye SSRN.

Aina ya chanzo: Mwingiliano wa kihesabu wa umajimaji–muundo, ujenzi upya wa algoriti wa wigo wa mkazo na uchanganuzi wa parametriki unaotegemea mekanika ya kuvunjika; preprint.

Hali ya ukaguzi wa rika: Utafiti huu ni preprint na haujapitia ukaguzi wa rika.

Michango ya waandishi:

• Xiaoli Yuan: Uundaji wa dhana, mbinu na mapitio-uhariri.
• Xinyao Wang: Rasimu ya kwanza, uthibitishaji, uratibu wa data na mbinu.
• Weipeng Xiong: Mbinu na mapitio-uhariri.
• Mi-An Xue: Mbinu na mapitio-uhariri.
• Yanqi Wang: Uundaji wa dhana na mapitio-uhariri.
• Chao Wang: Mbinu na mapitio-uhariri.

Ufadhili: Utafiti uliungwa mkono na ufadhili namba 52501389 wa National Natural Science Foundation of China, ufadhili namba BK20241523 wa Jiangsu Provincial Natural Science Foundation, ufadhili namba GKZD010091 wa Shanghai Jiao Tong University State Key Laboratory of Ocean Engineering, na mradi wa utafiti wa msingi namba KY10100250185.

Mgongano wa maslahi: Waandishi hawakuripoti maslahi ya kifedha yanayojulikana au uhusiano binafsi unaoweza kuathiri utafiti.

Upatikanaji wa data: Imeelezwa kuwa data itashirikiwa kwa ombi. Hakuna kiungo cha hifadhi ya data ya wazi kilichotolewa.

Upatikanaji wa msimbo: Hakuna kiungo cha hifadhi ya wazi kilichotolewa kwa msimbo wa algoriti ya kujenga upya wigo wa mkazo.

Kamati ya maadili: Utafiti huu ni utafiti wa kihandisi wa kihesabu usiohusisha washiriki binadamu au wanyama. Toleo lililopakiwa halina taarifa ya kamati ya maadili.

Maelezo haya ya Kituruki yameandaliwa kwa kutegemea pekee maandishi, milinganyo, majedwali, maelezo ya modeli ya kihesabu na matokeo ya kuona katika Vielelezo 1–22 vya utafiti wa kurasa 23 uliopakiwa. Hakuna jaribio halisi la baharini, kipimo cha kiwango kamili, kiwango cha matengenezo, ukubwa unaokubalika wa ufa au muda salama wa uendeshaji ambao haupo katika utafiti ulioongezwa. Vyanzo vya nje vilitumika tu kuthibitisha utambulisho wa bibliografia, DOI na rekodi rasmi ya SSRN.

Nguvu kuu ya utafiti ni kuunganisha uigaji wa muda mfupi wa barafu-maji-propela na wigo wa muda mrefu uliochaguliwa kwa mujibu wa kichocheo cha ufa pamoja na ukuaji wa ufa wa FRANC3D. Matokeo muhimu zaidi ya uthibitishaji ni kwamba wigo wa awali na uliojengwa upya ulitoa urefu wa ufa unaotofautiana kwa asilimia 2,55 baada ya hatua 51. Hata hivyo, ulinganisho huu uko ndani ya mazingira yale yale ya kihesabu na hauwezi kuchukua nafasi ya kipimo halisi cha muda mrefu cha mkazo.

Upungufu wa asilimia 90,7 ulioripotiwa kwa kuongeza urefu wa ufa wa awali kutoka 2 mm hadi 10 mm hauhusu maisha ya mwisho ya kuvunjika kwa muundo; unahusu idadi ya mizunguko inayohitajika kufikia kiwango cha rejea cha \(K_I\) na J-integral kilichochaguliwa katika utafiti wa parametriki wa urefu. Vilevile, saa sawa katika majedwali si muda halisi wa kalenda wala kipindi cha matengenezo.

Ili mbinu ihamishwe kwenda matumizi ya kihandisi, inapaswa kujaribiwa chini ya jiometri tofauti za propela, batch za nyenzo, usambazaji wa kasoro za awali, unene wa barafu, kasi za barafu, kasi za mzunguko na wasifu wa misheni; ilinganishwe na rekodi huru za muda mrefu za mzigo na kuthibitishwa kwa majaribio ya ukuaji wa ufa.