结构疲劳试验相关介绍.docx

百若仪器，您可信赖的材料试验机制造商 结构疲劳试验相关介绍百若试验仪器服务范围：全系列电子萬能试验机、全系列电液伺服萬能试验机、全系列电液伺服压力试验机、全系列电液伺服疲劳试验机、应力腐蚀裂纹扩展速率试验机、应力腐蚀慢应变速率试验机、板材成形试验机、杯突试验机、紧固件横向振动疲劳试验机、多功能螺栓紧固分析系统、扭矩轴力联合试验机、松弛试验机、锚固试验机、扭转试验机、冲击试验机、压剪试验机、液压卧式拉力试验机、光缆成套试验设备等。百若试验仪器就来说说结构疲劳试验相关介绍一实验目的1. 观察疲劳失效现象和断口特征。2. 了解测定材料疲劳极限的方法。二、实验设备1.疲劳试验机。2.游标卡尺。三实验原理及方法在交变应力的应力循环中，最小应力和最大应力的比值 r= （2-16）称为循环特征或应力比。在既定的r下，若试样的最大应力为，经历N1次循环后，发生疲劳失效，则N1称为最大应力为时的疲劳寿命（简称寿命）。实验表明，在同一循环特征下，最大应力越大，则寿命越短；随着最大应力的降低，寿命迅速增加。表示最大应力max与寿命N的关系曲线称为应力-寿命曲线或S-N曲线。碳钢的S-N曲线如图231所示。从图线看出，当应力降到某一极限值r时，S-N曲线趋近于水平线。即应力不超过r时，寿命N可无限增大。称为疲劳极限或持久极限。下标r表示循环特征。实验表明，黑色金属试样如经历107次循环仍未失效，则再增加循环次数一般也不会失效。故可把107次循环下仍未失效的最大应力作为持久极限r。而把N0=107称为循环基数。有色金属的S-N曲线在N5108时往往仍未趋于水平,通常规定一个循环基数N0,例如取N0=108,把它对应的最大应力作为“条件”持久极限。 工程问题中，有时根据零件寿命的要求，在规定的某一循环次数下，测出max，并称之为疲劳强度。它有别于上面定义的疲劳极限。用旋转弯曲疲劳实验来测定对称循环的疲劳极限-1.设备简单最常使用。各类旋转弯曲疲劳试验机大同小异，图2-32为这类试验机的原理示意图。试样1的两端装入左右两个心轴2后，旋紧左右两根螺杆3。使试样与两个心轴组成一个承受弯曲的“整体梁”上，它支承于两端的滚珠轴承4上。载荷P通过加力架作用于“梁”上，其受力简图及弯矩图如图2-33所示。梁的中段（试样）为纯弯曲，且弯矩为M=P。“梁”由高速电机6带动，在套筒7中高速旋转，于是试样横截面上任一点的弯曲正应力，皆为对称循环交变应力，若试样的最小直径为dmin，最小截面边缘上一点的最大和最小应力为， - (2-17)式中I=d。试样每旋转一周，应力就完成一个循环。试样断裂后，套筒压迫停止开关使试验机自动停机。这时的循环次数可由计数器8中读出。四实验方法这里介绍的单点实验法的依据是标准HB5152-80（第三机械工业部标准，金属室温旋转弯曲疲劳实验方法）。这种方法在试样数量受限制的情况下，可用以近似地测定S-N曲线和粗略地估计疲劳极限。更精确地确定材料抗疲劳的性能应采用升降法。单点实验法至少需810根试样，第一根试样的最大应力约为1（0.60.7）b，经N1次循环后失效。继取另一试样使其最大应力2=(0.400.45)b，若其疲劳寿命N107。这样，材料的持久极限-1在1与2之间。在1与2之间插入45个等差应力水平，它们分别为3456，逐级递减进行实验，相应的寿命分别为N3N4N5N6。这就可能出现两种情况：（1）与6相应的N6107，持久极限在2与6之间。这时取7=(2+6 )再试，若N7107，且7-2小于控制精度（关于，将在下面说明），即7-2107,且6-7*,则-1为7与6的平均值,即-1=(7+6)。（2）与6相应的N6107，这时以6和5取代上述情况的2和6，用相同的方法确定持久极限。五试样的制备同一批试样所用材料应为同一牌号和同一炉号， 并要求质地均匀没有缺陷。疲劳强度与试样取料部位锻压方向等有关，并受表面加工热处理等工艺条件的影响较大。因此，试样取样应避免在型材端部，对锻件 要取在同一锻压方向或纤维延伸方向。同批试样热处理工艺相同。切削时应避免表面过热，引起较大残余应力。不能有周线方向的刀痕，试样的试验部位要磨削加 工，粗糙度为0.80.2。过渡部位应有足够的过渡圆角半径。圆弧形光滑小试样如图2-34所示，其最小直径为710mm，试样的其他外形尺寸，因疲劳试验机不同而异，没有统一规定。六实验步骤以M=Pa和I=代式（2-17），求得最小直径截面上的最大弯曲正应为： = 令K=，则上式可改写成 P=K (2-18)K称为加载乘数，它可根据试验机的尺寸a和试样的直径dmin事先算出，并制成表格。在试样的应力确定后，便可计算出应施加的载荷P。载荷中包括套筒砝码盘和加力架的重量G，所以，应加砝码的重量实为 P=P-G=K-G (2-19) 现将试验步骤简述如下：（1）测量试样最小直径dmin；（2）计算或查出K值；（3）根据确定的应力水平，由式（2.19）计算应加砝码的重量P;(4)将试样安装于套筒上，拧紧两根连接螺杆，使与试样成为一个整体；（5）连接挠性连轴节；（6）加上砝码；（7）开机前托起砝码，在运转平稳后，迅速无冲击地加上砝码，并将计数器调零；（8）试样断裂或记下寿命N，取下试样描绘疲劳破坏断口的特征。实验时应注意的事项：（1）未装试样前禁止启动试验机，以免挠性连轴节甩出；（2）实验进行中如发现连接螺杆松动，应立即停机重新安装。 七实验结果处理 1. 下列情况实验数据无效：载荷过高致试样弯曲变形过大，造成中途停机；断口有明显夹渣致使寿命偏低。2. 将所得实验数据列表；然后以lgN为横坐标，max为纵坐标，绘制光滑的S-N曲线，并确定-1的大致数值。3. 报告中绘出破坏断口，指出其特征。无论从小型试验机到大型试验设备，亦或是国内优先技术的高性能全数字控制器，百若仪器凭借数十年的行业设备经验和技术，能够为客户整合出全 面的设备应用方案及试验方法的支持。百若仪器坚定自主创新之路，发展中国试验设备和试验技术，支持科研项目和新材料的研究，为中国的试验技术和材料技术提供从设备到试验的服务。多年来，百若仪器合作了从国内到国外大批的用户，为客户提供高性能的试验设备，从实验室到检测站、从生产现场到技术中心、从钢厂到科研院所，百若仪器的设备都在稳定可靠的运行，为材料检测提供精准、有效的数据。海纳百川创新是企业发展壮大的动力，紧跟时代，吸取国内外众家之长，研发领导行业的新产品，为不断扩展的应用需求提供一流的试验设备是我们义不容辞的责任。虚怀若谷和谐的团队是企业稳固的基石，公司倡导宽以待人、严以律己的精神风貌，