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高周疲勞(HCF)試驗解決方案

來源:深圳萬測試驗設(shè)備有限公司   2023年10月18日 11:49  

一、高周疲勞


       高周疲勞是指疲勞壽命的載荷循環(huán)周次比較高,,一般大于50000次,。加載在零件或構(gòu)件上的循環(huán)應(yīng)力水平比較低,循環(huán)應(yīng)力一般小于材料的屈服應(yīng)力,,材料始終處于彈性階段,。一般采用應(yīng)力作為控制參量,因此高周疲勞又稱為應(yīng)力疲勞,。在經(jīng)歷足夠多次的循環(huán)載荷之后,,裂紋首先從材料內(nèi)部高應(yīng)力的局部開始形成,,稱為裂紋萌生。此后,,在循環(huán)載荷的繼續(xù)作用下,,裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展,直至發(fā)生斷裂,。裂紋從萌生,、擴(kuò)展、斷裂三個階段,,是疲勞破壞過程的一個特點,,三個階段所承受的循環(huán)載荷次數(shù),稱為疲勞壽命,。
      在高周疲勞試驗中,,材料的疲勞性能可以用S-N曲線來描述。在給定的應(yīng)力比下,,施加不同應(yīng)力幅的循環(huán)應(yīng)力,,記錄失效時的載荷循環(huán)壽命。以壽命為橫坐標(biāo),,應(yīng)力為縱坐標(biāo),,描點并進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,即可得到,。

二,、高周疲勞試驗用疲勞試驗
       萬測研制用于高周疲勞試驗的疲勞試驗機(jī),有HDT-A(作動器上置)和HDT-B(作動器下置)兩個系列,,都以電液伺服為驅(qū)動,,由電氣控制器、伺服閥,、負(fù)荷傳感器,、位移傳感器與計算機(jī)共同組成閉環(huán)伺服控制系統(tǒng),實現(xiàn)力,、變形,、位移PID控制,并自動測量試驗力,、位移,、變形等試驗參數(shù),。



HDT-A(作動器上置)

HDT-B(作動器下置)

       HDT-A,、HDT-B均可用于測試金屬材料、非金屬材料,、復(fù)合材料,、彈性體,、結(jié)構(gòu)零件的動態(tài)疲勞特性。疲勞試驗可以正弦波,、三角波,、梯形波、自定義波等波形進(jìn)行加載,。配置不同的夾具,,可實現(xiàn)拉拉、壓壓,、拉壓等加載方式,。也可配置環(huán)境試驗裝置,進(jìn)行高溫,、低溫,、鹽霧、腐蝕下的模擬環(huán)境試驗,。是科研院所,、材料制造、土木工程,、高等院校,、機(jī)械制造、交通運輸?shù)刃袠I(yè)理想的疲勞試驗系統(tǒng),。


三,、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)


? GB/T 3075金屬材料疲勞試驗軸向力控制方法
?GB/T15248 金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗方法
?ISO 1099 Metallic materials — Fatigue testing —Axial force-controlled method
? ASTM E466 Conducting Force Controlled Constant Amplitude Axial Fatigue Tests of Metallic Materials


......


四、棒材/板材試樣

      一般描述材料疲勞性能的基本S-N曲線,,都是利用小尺寸試樣在循環(huán)加載下得到的,。為了確保試驗數(shù)據(jù)反映材料的真實性能,并且減小其離散性,,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對試樣加工尺寸,、精度、表面粗糙度有明確要求,。一般金屬材料的試樣形狀為棒材或板材,,一些非金屬材料也是類似形狀。下圖為我們試驗軟件的高周疲勞試驗?zāi)K支持試樣類型,,可以一一對應(yīng)尺寸代號將試樣尺寸輸入軟件,,建立試樣參數(shù)。

試樣.png

五,、液壓夾具

液壓.jpg

     液壓夾具除了能直接夾持棒材和板材,,還可以擴(kuò)展為螺栓拉伸夾具和錨鏈拉伸夾具。

夾具(1).jpg

六,、同軸度校準(zhǔn)

       機(jī)械結(jié)構(gòu)不可避免的誤差,,會導(dǎo)致上,、下夾具之間不同軸,導(dǎo)致試樣C型變形,、S型變形受力或二者復(fù)合變形,,試樣的局部應(yīng)力/應(yīng)變會遠(yuǎn)大于設(shè)置值,最終試樣的疲勞試驗壽命會嚴(yán)重下降,。


       相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)要求試樣彎曲率≤5%,,如果單靠機(jī)械加工精度和裝配精度,是遠(yuǎn)達(dá)不到≤5%的彎曲率,,此因在主機(jī)上增加一個同軸度環(huán),,可以通過此環(huán)對液壓夾具進(jìn)行精確調(diào)節(jié),最終能輕松達(dá)到≤5%的彎曲率,。



試樣變形.png

同軸度校準(zhǔn)(1).jpg

七,、同軸度檢測

同軸度儀1.jpg

同軸度.jpg

同軸度軟件(1).jpg

同軸度儀軟件

八、高周疲勞試驗?zāi)K

窗口界面(1).png

窗口主界面

? 可以調(diào)出多個曲線窗口放在主界面,,窗口可以任意布置,。

?曲線窗口X/Y軸顯示內(nèi)容可以任意切換,如時間—位移,、時間—周期,、時間—命令、時間—輸出,、位移—載荷等,。

?單窗口多曲線界面,如時間—位移,、時間—命令同時在一個窗口顯示,。

?可以顯示整個試驗過程中跳動峰/谷值,如位移,、載荷,、變形的跳動峰/谷值。

?試驗過程中可以在主界面調(diào)整均值,、振幅,、頻率,無需暫停,。

?日志記錄,,記錄用戶每步操作指令、系統(tǒng)自動指令的信息,,方便后續(xù)追蹤溯源問題,。

?作動器快速操作,快速上移/下移,、慢速上移/下移等,。

設(shè)置(1).jpg


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