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金屬材料疲勞測試

工程中很多機件和構件都是在變動載荷下工作,如曲軸、連桿、齒輪、彈簧、輥子、葉片及橋梁等,其失效形式主要是疲勞斷裂。

疲勞是指機件和構件在服役過程中,由于承受變動載荷而導致裂紋萌生和擴展以致斷裂失效的全過程。變動載荷是引起疲勞破壞的外力,是指載荷大小甚至方向均隨時間變化的載荷,其在單位面積上的平均值為變動應力。變動應力分為循環應力和無規則隨機變動應力。循環應力的波形有正弦波、矩形波和三角形波等。

工程中很多機件和構件都是在變動載荷下工作,如曲軸、連桿、齒輪、彈簧、輥子、葉片及橋梁等,其失效形式主要是疲勞斷裂。

疲勞是指機件和構件在服役過程中,由于承受變動載荷而導致裂紋萌生和擴展以致斷裂失效的全過程。變動載荷是引起疲勞破壞的外力,是指載荷大小甚至方向均隨時間變化的載荷,其在單位面積上的平均值為變動應力。變動應力分為循環應力和無規則隨機變動應力。循環應力的波形有正弦波、矩形波和三角形波等。

檢測分類

檢測項目

應力分類

高周疲勞試驗,低周疲勞試驗

溫度分類

室溫疲勞,低溫疲勞,高溫疲勞,熱疲勞

環境分類

腐蝕疲勞,接觸疲勞,微動磨損疲勞

加載方式

抗壓疲勞,彎曲疲勞,旋轉疲勞,三點彎曲疲勞,四點彎曲疲勞,懸臂彎曲疲勞,扭曲疲勞,復合應力疲勞等

其它檢測項目

SN曲線,拉伸強度,彎曲強度,抗折強度,壓縮強度,硬度,外觀,剛度,沖擊摩擦等

閥門、蝶閥

疲勞冷熱循環

球形鑄件

疲勞測試

鋁合金材料(汽缸體毛胚)

材料S-N疲勞曲線

船用設備螺栓

振動疲勞試驗

成品鋼帶

拉伸疲勞,不同參數,8000N~5000

軸承、鋼筋

疲勞試驗

彈簧

疲勞試驗

涉及標準

GB/T 3075-2008、GB/T 26076-2010、GB/T15248-2008、GB/T 26077-2010、GB/T 13682-1992、GB/T 21839-2008、GB/T 25835-2010、GB/T 17101-2008、GB/T 4161-2007、GB/T 6398-2017、GB/T 4337-2015、HB 5287-1996、HB  5142-1996、HB 5152-1996、HB 5153-1996、GJB 715.9-1990、GJB 715.30A-2002(K)、NASM 1312-21-2012、NASM 1312-11-2017、 ISO 1099-2017、ISO 12737-2010、 ISO 3800:1993、ISO 1143-2010、ASTM F466-15、ASTM E606/E606M-2012、ASTM E399-17、ASTM E647-2015 ASTM B645-10 (2015) ASTM E2714-13、CJ3077-1998

疲勞的特點:疲勞是具有壽命的斷裂,其斷裂應力水平往往低于材料抗拉強度,甚至低于屈服強度;疲勞是脆性斷裂(突發性);對缺陷(缺口、裂紋及組織缺陷)十分敏感。

在載荷下進行試驗以提供材料或零部件的某種疲勞數據的試驗稱為疲勞試驗。疲勞試驗按失效循環次數可分為高周疲勞試驗和低周疲勞試驗。高周疲勞試驗以應力為基本控制參數,低周疲勞試驗以應變為基本控制參數。疲勞試驗按載荷和環境可分為室溫疲勞試驗、高溫疲勞試驗、低溫疲勞試驗、熱疲勞試驗、腐蝕疲勞試驗、接觸疲勞試驗和沖擊疲勞試驗。


 

常用試驗方法及其特點

單點疲勞試驗法

單點疲勞試驗法適用于金屬材料構件在室溫、高溫或腐蝕空氣中旋轉彎曲載荷條件下服役的情況。

試樣要求:(1)試樣數量為8 ~ 10根;試樣尺寸要求最小截面直徑d一般取6,7,8,9mm,偏差小于0.005d。

升降法疲勞試驗

升降法疲勞試驗主要用于測定中、長壽命區材料或結構疲勞強度的隨機特性。在常規疲勞試驗方法測定疲勞強度的基礎上或在指定壽命的材料或結構的疲勞強度無法通過試驗直接測定的情況下,一般采用升降法疲勞試驗間接測定疲勞強度。

(試樣數量:約16根)

高頻振動疲勞試驗法

高頻振動試驗利用試驗器材產生含有循環載荷頻率為1000Hz左右特性的交變慣性力作用于疲勞試樣上,可以滿足在高頻、低幅、高循環環境條件下服役金屬材料的疲勞性能研究。高頻振動試驗主要用于軍民機械工程的需要。

試樣要求:試樣形狀同單點疲勞試樣相同;試樣材料一般選用高強度鋼。

超聲波疲勞試驗

超聲法疲勞試驗是一種加速共振式的疲勞試驗方法,其測試頻率(20kHz)遠遠超過常規疲勞測試頻率(小于200Hz)。超聲法疲勞試驗一般用于超高周疲勞試驗,主要針對109以上周次疲勞試驗。

試樣分為拉壓試樣和三點彎曲試樣。




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