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金屬材料疲勞試驗(yàn)的常用方法有哪些？
閱讀：900 發(fā)布時(shí)間：2022-1-14
疲勞:金屬材料在受到交變應(yīng)力或重復(fù)循環(huán)應(yīng)力時(shí)，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后，往往在工作應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度的情況下突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。
疲勞試驗(yàn)可以預(yù)測(cè)材料或構(gòu)件在交變載荷作用下的疲勞強(qiáng)度，一般該類試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，所需設(shè)備比較復(fù)雜，但是由于一般的力學(xué)試驗(yàn)如靜力拉伸、硬度和沖擊試驗(yàn)，都不能夠提供材料在反復(fù)交變載荷作用下的性能，因此對(duì)于重要的零構(gòu)件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)是必須的。
金屬材料疲勞試驗(yàn)的一些常用試驗(yàn)方法通常包括單點(diǎn)疲勞試驗(yàn)法、升降法、高頻振動(dòng)試驗(yàn)法、超聲疲勞試驗(yàn)法、紅外熱像技術(shù)疲勞試驗(yàn)方法等。
金屬材料疲勞試驗(yàn)的一些常用試驗(yàn)方法通常包括單點(diǎn)疲勞試驗(yàn)法、升降法、高頻振動(dòng)試驗(yàn)法、超聲疲勞試驗(yàn)法、紅外熱像技術(shù)疲勞試驗(yàn)方法等。
1、單點(diǎn)疲勞試驗(yàn)法
適用于金屬材料構(gòu)件在室溫、高溫或腐蝕空氣中旋轉(zhuǎn)彎曲載荷條件下服役的情況。該種方法在試樣數(shù)量受限制的情況下，可近似測(cè)定疲勞曲線并粗略估計(jì)疲勞極限。試驗(yàn)所需的疲勞試驗(yàn)機(jī)一般為彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)和拉壓試驗(yàn)機(jī)。
2、升降法疲勞試驗(yàn)
升降法疲勞試驗(yàn)是獲得金屬材料或結(jié)構(gòu)疲勞極限的一種比較常用而又精確的方法，在常規(guī)疲勞試驗(yàn)方法測(cè)定疲勞強(qiáng)度的基礎(chǔ)上或在指定壽命的材料或結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度無(wú)法通過(guò)試驗(yàn)直接測(cè)定的情況下，一般采用升降法疲勞試驗(yàn)間接測(cè)定疲勞強(qiáng)度。
主要用于測(cè)定中、長(zhǎng)壽命區(qū)材料或結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的隨機(jī)特性。所需試驗(yàn)機(jī)一般為拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)。
3、高頻振動(dòng)疲勞試驗(yàn)法
常規(guī)疲勞試驗(yàn)中交變載荷的頻率一般低于200Hz，無(wú)法精確測(cè)得一些零件在高頻環(huán)境狀態(tài)下的疲勞損傷。高頻振動(dòng)試驗(yàn)利用試驗(yàn)器材產(chǎn)生含有循環(huán)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(huán)環(huán)境條件下服役金屬材料的疲勞性能研究。
高頻振動(dòng)試驗(yàn)主要用于軍民機(jī)械工程的需要。試驗(yàn)裝置通常包括：控制儀、電荷適配器、功率放大器、加速度計(jì)、振動(dòng)臺(tái)等。
4、超聲法疲勞試驗(yàn)
超聲法疲勞試驗(yàn)是一種加速共振式的疲勞試驗(yàn)方法，其測(cè)試頻率（20kHz）超過(guò)常規(guī)疲勞測(cè)試頻率（小于200Hz）。超聲疲勞試驗(yàn)可以在不同載荷特征、不同環(huán)境和溫度等條件下進(jìn)行，為疲勞研究提供了一個(gè)很好的手段。嘉峪檢測(cè)網(wǎng)提醒超聲疲勞試驗(yàn)一般用于超高周疲勞試驗(yàn)，主要針對(duì)10^9以上周次疲勞試驗(yàn)。高周疲勞時(shí)，材料宏觀上主要表現(xiàn)為彈性的，所以在損傷本構(gòu)關(guān)系中采用應(yīng)力、應(yīng)變等參量的彈性關(guān)系處理，而不涉及微塑性。
5、紅外熱像技術(shù)疲勞試驗(yàn)方法
為縮短試驗(yàn)時(shí)間、減少試驗(yàn)成本，能量方法成為疲勞試驗(yàn)研究的重要方法之一。金屬材料的疲勞是一個(gè)耗散能量的過(guò)程，而溫度變化則是研究疲勞過(guò)程能量耗散極為重要的參量。
紅外熱像技術(shù)是一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，即將目標(biāo)的熱輻射轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光的技術(shù)，利用目標(biāo)自身各部分熱輻射的差異獲取二維可視圖像，用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和紅外測(cè)溫標(biāo)定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面溫度場(chǎng)分布的顯示、分析和精確測(cè)量。試驗(yàn)所用材料通常為表面鍍鋅、經(jīng)過(guò)正火處理的金屬材料，為增大金屬表面的比輻射率，試驗(yàn)時(shí)通常在試樣表面涂上很薄的一層紅外透射涂料。