材料疲勞的測(cè)試方法主要有以下幾種:
按加載控制方式分類
應(yīng)力控制疲勞試驗(yàn):施加恒定幅值的應(yīng)力,直到試樣發(fā)生斷裂。常用于高周疲勞研究,結(jié)果通常繪制為S-N曲線,即應(yīng)力-壽命曲線,設(shè)備常用電動(dòng)伺服、液壓或機(jī)械加載試驗(yàn)機(jī)。
應(yīng)變控制疲勞試驗(yàn):控制試樣的應(yīng)變幅值,測(cè)量其對(duì)應(yīng)的應(yīng)力響應(yīng)和壽命。主要用于低周疲勞研究,能考慮塑性變形對(duì)疲勞壽命的影響,結(jié)果常用ε-N曲線,即應(yīng)變-壽命曲線表示。
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疲勞極限試驗(yàn):找出不會(huì)導(dǎo)致斷裂的最大應(yīng)力水平,即疲勞極限或疲勞強(qiáng)度。一般只用于鐵磁性材料,非鐵材料通常沒有明顯疲勞極限。
疲勞壽命試驗(yàn):在不同的應(yīng)力幅值下,測(cè)量材料的壽命,多次試驗(yàn)后繪制S-N曲線,反映壽命與應(yīng)力關(guān)系。
階梯載荷試驗(yàn):也叫升降法,根據(jù)前一個(gè)試樣是否斷裂來提高或降低應(yīng)力水平,快速估算疲勞極限。
按載荷形式分類
拉-壓疲勞:載荷交變,正負(fù)對(duì)稱,如±σ。
彎曲疲勞:常見于軸類零件,載荷在試樣中部或兩端施加。
扭轉(zhuǎn)疲勞:模擬傳動(dòng)軸等受扭構(gòu)件的疲勞失效。
其他特殊測(cè)試方法
單點(diǎn)疲勞試驗(yàn)法:聚焦于材料或構(gòu)件的某一特定局部點(diǎn),通過對(duì)該點(diǎn)施加交變載荷,研究其在疲勞過程中的性能變化。常用于分析存在應(yīng)力集中、幾何突變等特殊部位的疲勞行為。
高頻振動(dòng)疲勞試驗(yàn)法:利用高頻激振設(shè)備,使試樣在高頻交變載荷下進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。較高的試驗(yàn)頻率大幅縮短了完成一定循環(huán)次數(shù)所需的時(shí)間,適用于快速評(píng)估材料的疲勞性能。
超聲法疲勞試驗(yàn):采用超聲頻率的振動(dòng)載荷對(duì)試樣進(jìn)行疲勞測(cè)試。該方法通過超聲換能器將電能轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng),傳遞給試樣,使其在很高頻率下承受交變應(yīng)力。能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大量的應(yīng)力循環(huán),可研究材料在超高周疲勞條件下的性能。
紅外熱像技術(shù)疲勞試驗(yàn)方法:將紅外熱像儀與疲勞試驗(yàn)相結(jié)合。在疲勞試驗(yàn)過程中,材料內(nèi)部的微觀損傷、塑性變形等會(huì)產(chǎn)生熱量,導(dǎo)致表面溫度發(fā)生變化。紅外熱像儀能夠?qū)崟r(shí)捕捉試樣表面的溫度場(chǎng)分布及其變化情況,通過分析溫度變化特征,可推斷材料的疲勞損傷程度、裂紋萌生位置和擴(kuò)展趨勢(shì)。
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