隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，許多金屬零件的設(shè)計疲勞壽命逐漸增加,。金屬材料的高周疲勞行為已成為一項研究重點,。金屬疲勞,，是機器,、車輛或結(jié)構(gòu)的金屬零件因反復(fù)施加應(yīng)力或載荷而引起的弱化狀態(tài),，最終導(dǎo)致斷裂,。因此,，為了確保機器、車輛等的質(zhì)量,，需要對其零件進行疲勞檢測,。
超聲波疲勞測試是機械測試的一種特殊形式，通過對金屬試樣或結(jié)構(gòu)施加周期性載荷來執(zhí)行,。這些測試可用于生成疲勞壽命和裂紋擴展數(shù)據(jù),，確定關(guān)鍵位置或證明可能易疲勞的結(jié)構(gòu)的安全性。從試樣到大型測試物品（如汽車和飛機）的各種金屬組件都進行疲勞測試,。通過超聲波疲勞試驗機進行金屬的疲勞試驗,，不僅能比傳統(tǒng)的疲勞試驗節(jié)省更多的時間，提高效率,，而且能夠準(zhǔn)控制試驗的精度,，提高試驗的準(zhǔn)性。
一,、疲勞測試的類型
疲勞測試包括以下類型,，這些類型根據(jù)所施加載荷的形式，環(huán)境因素等進行分類,。
1.拉伸壓縮疲勞試驗：
通過結(jié)合使用拉力,，卸載和壓縮來評估抵抗循環(huán)應(yīng)力的耐力（疲勞強度）。
2.高周疲勞測試：
在大約1-5000 Hz的頻率下進行正常疲勞測試,。高周疲勞測試通過測量材料對施加相對大量的恒定振幅直接應(yīng)力循環(huán)的抵抗力來確定材料的疲勞強度,。這種疲勞試驗往往與彈性狀態(tài)下的載荷有關(guān)，并持續(xù)進行到試樣*分離或達到預(yù)定數(shù)量的載荷循環(huán)而沒有試樣失效為止,。
通過超聲波疲勞試驗機,，可以對金屬零件進行高效的高周疲勞試驗,。與傳統(tǒng)的疲勞試驗機相比，能夠提高幾十倍的測試效率,。
3.低周疲勞測試：
疲勞測試,，使用慢應(yīng)變率，頻率小于10 Hz,。低周疲勞測試通常運行緩慢,，只有相對較短的失效周期。該測試的特點是高振幅,，低頻塑性應(yīng)變,，通常在高溫下進行。
4.Gigacycle疲勞測試：
疲勞測試,，在短時間內(nèi)通過超聲波振動等施加大約10的九次方個循環(huán)甚至更多,。
二、疲勞測試過程
低循環(huán)疲勞和高循環(huán)疲勞測試過程可測量材料承受反復(fù)載荷循環(huán)的能力,?？梢栽谧兓呢撦d，速度和溫度下執(zhí)行測試,。測試結(jié)果有助于預(yù)測可能在這些類型的苛刻條件下暴露的材料和零件的壽命,。在選擇或驗證材料時，通常會執(zhí)行疲勞測試來表征材料特性,。
高循環(huán)疲勞測試和低循環(huán)疲勞測試都使用循環(huán)載荷來評估材料的使用壽命,，這些材料會承受應(yīng)變和應(yīng)力波動的情況，這可能會導(dǎo)致破裂或斷裂,。這些測試對于確保產(chǎn)品安全非常有價值,，尤其是在故障可能導(dǎo)致嚴(yán)重傷害或重大損壞的行業(yè)中。
三,、常見金屬疲勞試驗
在工業(yè)應(yīng)用中使用廣泛的金屬之一是鋁及其合金,。它是僅次于鋼鐵的第二種廣泛生產(chǎn)的金屬。鋁合金經(jīng)常被用于現(xiàn)代工業(yè),，如今,，超過40％的航空航天零件是由這些合金制成的。因此,，對鋁及鋁合金進行疲勞試驗特別重要,。將鋁材料進行工業(yè)應(yīng)用意味著機械負載和腐蝕的結(jié)合，從而導(dǎo)致應(yīng)力集中和材料破壞,。開展鋁及鋁合金的疲勞試驗的主要目的是,，尚未開展有關(guān)在常規(guī)和超聲測試下，預(yù)腐蝕對疲勞強度的影響航空鋁合金。
鎂合金是具有高比重的材料強度和阻尼能力,。它們還具有良好的鑄造性,，易于回收。它們的延展性有限,，易氧化且相對極限強度低,，目前受到限制，其廣泛的應(yīng)用,。鎂合金的研究主要集中在耐腐蝕性,、爬行電阻和疲勞壽命耐久性。
對于輕金屬,，已知沒有真正的疲勞限制,。然而，當(dāng)前汽車發(fā)動機的疲勞壽命大約10的八次方個周期,，渦輪發(fā)動機部件疲勞壽命大約在10的九次方甚至10的十次方個周期,。傳統(tǒng)疲勞機來進行這樣的實驗會非常耗時，但是如果使用頻率為20kHz的超聲疲勞測試,，進行10的八次方個循環(huán)大約兩個小時即可到達,。
