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一、低周疲勞
金屬材料在循環(huán)載荷作用下，由于塑性應(yīng)變的循環(huán)作用所引起的疲勞失效稱為低周疲勞。在低周疲勞中，材料所受的循環(huán)應(yīng)力接近甚至超過其屈服強度，此時應(yīng)力稍有變動，相應(yīng)的應(yīng)變值變化很大。低周疲勞加載頻率很低，致使每一個循環(huán)都會產(chǎn)生一定量的塑性變形。工程中有許多零件在整個使用壽命期間，所經(jīng)歷的載荷循環(huán)次數(shù)并不多，疲勞壽命很低，一般只有幾千至幾萬循環(huán)周期就破壞。比如壓力容器，如果每天經(jīng)受兩次載荷循環(huán)，則在30年的使用期限內(nèi)，載荷的總循環(huán)次數(shù)還不到25000次。
對于延性較好的材料，一旦發(fā)生屈服，即使應(yīng)力的變化非常小，應(yīng)變的變化也會比較大，而且應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系也不再是對應(yīng)的關(guān)系。應(yīng)變成為比應(yīng)力更敏感的參量，因此采用應(yīng)變作為低周疲勞的控制參量顯然更好一些。材料在接近或超過屈服強度的循環(huán)載荷作用下產(chǎn)生的塑性應(yīng)變，得到的應(yīng)力——應(yīng)變跡線稱為遲回線。
低周疲勞試驗是模擬在真實的工況下，將材料加載到塑性應(yīng)變。在研究塑性應(yīng)變的影響時，應(yīng)變率是主要考慮因素，在整個試驗過程中應(yīng)變振幅和平均水平保持不變，并用三角波保持恒定的應(yīng)變率，而不是使用載荷控制的傳統(tǒng)正弦波加載。低周疲勞實驗的總應(yīng)變范圍一般<2%的工程應(yīng)變。這意味著必須使用高質(zhì)量、可靠引伸計，且要較小的試樣、較小的平行長度。夾具的同軸度、間隙消除也尤為關(guān)鍵。
二、低周疲勞試驗用疲勞試驗機
三、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
?GB/T 26077 金屬材料 疲勞試驗 軸向應(yīng)變控制方法
?ISO 12106 Metallic materials—Fatigue testing—Axial-strain -controlled method
?ASTM E606 Strain-Controlled Fatigue Testing
四、低周疲勞試驗的難點
機械結(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。
試樣與夾具連接，還有設(shè)備上其它受試驗力的所有連接，都要避免連接間隙。當(dāng)試驗應(yīng)變比為“-”時，即拉壓過零時，應(yīng)力—應(yīng)變試驗曲線會存在嚴(yán)重的畸形。夾具應(yīng)能保證試樣在安裝的可重復(fù)性。夾具應(yīng)能方便快速的裝夾試樣。
應(yīng)變控制
在升溫和彈性模量檢查后，將力控轉(zhuǎn)為應(yīng)變控，切換過程要平滑無過沖現(xiàn)象。試驗開始時，實際應(yīng)變半幅值與控制應(yīng)變半幅值的差值不超過控制應(yīng)變半幅值的5%。為了達到應(yīng)變峰值不超過設(shè)定值的±1%，應(yīng)對應(yīng)變量進行調(diào)整，整個調(diào)整過程應(yīng)在qianshi個循環(huán)或失效循環(huán)數(shù)的±1%（取其小者）內(nèi)完成。恒定的應(yīng)變率加載，即三角波加載。
溫度控制
爐體結(jié)構(gòu)、溫度傳感器的安裝，溫控硬件的配置、溫控經(jīng)驗參數(shù)設(shè)置，都會影響溫度控制的準(zhǔn)確性。
五、同軸度檢測
六、低周疲勞試驗附件
性能特點
?夾具所有的連接過程簡單。
? 通過同軸度調(diào)節(jié)環(huán)的調(diào)節(jié)，可以達到5%以內(nèi)的同軸度。
?與試樣螺紋連接，并用液壓頂桿頂住試樣，可以消除一切間隙，整個試驗過程不會松動，哪怕是應(yīng)變過零的試驗，也能保證試驗曲線wanmei。
?試驗安裝極為方便。
七、試樣安裝過程
?試驗安裝極為方便，無需熟練的安裝技巧。
?套筒可以自由旋轉(zhuǎn)，方便擰入試樣。
?軟件在力保持的狀態(tài)下，擰入試樣時作動器能夠在擰入力的作用下自動跟隨，直到試樣擰入。過程中設(shè)置位移保護，能確保安全。
?當(dāng)試樣安裝后，發(fā)現(xiàn)試樣的中心位置沒有對準(zhǔn)高溫爐的中心位置，可以通過橫梁升降，直接拖動試樣到高溫爐中心位置。此過程作動器處在微小力保持的隨動狀態(tài)，無需人工控制。
八、液壓手動泵
?液壓手動泵給液壓頂桿夾具提供穩(wěn)定的液壓壓力。
?液壓手動泵緩慢的加壓過程中，可以通過壓力表觀察液壓頂桿夾具壓力，確保加到夾具需要的壓力，并減小對試樣的軸向沖擊。
?加壓后截止閥截斷泵與夾具的通道，讓夾具長時間保持穩(wěn)定壓力，試驗中途不需補壓。
?一泵同時給兩只液壓頂桿夾具加壓，兩只夾具能同時達到所需壓力。
九、溫度控制
性能特點
?GW1000型高溫爐可適用于各種類型的高溫材料力學(xué)性能試驗，包括金屬材料的拉伸、壓縮、疲勞測試、復(fù)合材料、陶瓷材料的力學(xué)測試。
?高溫爐分三區(qū)加熱，采用復(fù)合碳化硅加熱器，每個加熱區(qū)間均可以單獨控制。
?氧化鋁纖維材質(zhì)的隔熱層減少了熱量損失，延長了高溫爐的使用壽命。
?對開式高溫爐簡化了樣件和夾具的安裝過程，高溫爐支架采用精密直線導(dǎo)軌確保平滑地開啟和關(guān)閉。
?溫控系統(tǒng)選用進口歐陸0.1級PID溫度表，確保溫度快速升溫、控溫準(zhǔn)確不過沖。
十、應(yīng)變測量
Epsilon 7650A高溫引伸計
? 擁有dute的設(shè)計和低應(yīng)變范圍，因而有高精度。滿足ASTM B1級精度要求，可以根據(jù)要求提供ISO 9513標(biāo)準(zhǔn)0.5精度試驗證書。
?可實現(xiàn)應(yīng)變控制、高頻疲勞試驗，頻率可以達到10Hz。
?可熱裝夾，伸縮自如，滑動夾持系統(tǒng)能夠方便快速裝夾到熱試樣上去。試樣斷裂時可不取下引伸計。
?引伸計標(biāo)距可在接觸到試樣之前自動設(shè)定,這樣允許達到試驗溫度后再將引伸計接觸到試樣上。
?配備氧化鋁棒用于1200℃試驗，可選配硅碳棒用于1600℃高溫試驗。
十一、低周疲勞試驗?zāi)K
低周疲勞軟件主界面
?液壓手動泵給液壓頂桿夾具提供穩(wěn)定的液壓壓力。
?液壓手動泵緩慢的加壓過程中，可以通過壓力表觀察液壓頂桿夾具壓力，確保加到夾具需要的壓力，并減小對試樣的軸向沖擊。
?加壓后截止閥截斷泵與夾具的通道，讓夾具長時間保持穩(wěn)定壓力，試驗中途不需補壓。
?一泵同時給兩只液壓頂桿夾具加壓，兩只夾具能同時達到所需壓力。
應(yīng)變+應(yīng)力控制：
程序先執(zhí)行應(yīng)變控制，當(dāng)應(yīng)力穩(wěn)定或者滿足設(shè)定的穩(wěn)定周期，軟件自動切換到高頻率的應(yīng)力控制，減少試驗時間。
試驗前的檢測：
試樣裝夾完成后，軟件能自動測定材料彈性模量并確認(rèn)測量系統(tǒng)（力及應(yīng)變）工作的正確性。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，彈性模量測量值與預(yù)期值的偏離不宜超過±5%。
溫度監(jiān)控界面:
溫度監(jiān)控軟件是與溫控表通訊，能在軟件上設(shè)置溫控參數(shù)，實時采集溫度數(shù)據(jù)。能與試驗軟件通訊，達到設(shè)置溫度后能自動進行疲勞加載試驗。
膨脹系數(shù)計算：
溫度從室溫升至試驗溫度后，在試樣參數(shù)中修改升溫后變形量及試驗標(biāo)距(初始標(biāo)距+升溫后增量)。
試驗前期曲線及數(shù)據(jù)：
1.快速到達試驗控制目標(biāo)。
2.當(dāng)前1%應(yīng)變控制，R=-1，滯回圈面積較大，塑性應(yīng)變大。
試驗中期曲線及數(shù)據(jù)：
1.隨著試樣開始疲勞動作，試驗進入穩(wěn)定期，滯回曲線重合度較高。
2.模量比緩慢下降。
試驗后期曲線及數(shù)據(jù)：
1.隨著試樣裂紋變大，滯回曲線出現(xiàn)不規(guī)則變形。
2.應(yīng)變控制保持不變，峰值快速下降。
3.模量比快速下降。
4.試驗判停。
曲線窗口
您可以根據(jù)需求切換縱軸數(shù)據(jù)(如應(yīng)力、應(yīng)變、模量等)，顯示整個試驗的趨勢圖和整個試驗的周期數(shù)據(jù)；從趨勢圖可以獲取到中期穩(wěn)定周期和最后的失效周期。
您可以一次選擇一個或多個周期，軟件顯示zhiding周期的所有數(shù)據(jù)點，方便查看試驗數(shù)據(jù)的變化。對于低周試驗建議zhiding周期為前0-10個周期，中期穩(wěn)定周期，后期失效周期，加載曲線后點擊計算得到下方數(shù)據(jù)列表數(shù)據(jù)，列表中記錄了每個周期對應(yīng)的數(shù)據(jù)；計算后軟件自動記錄穩(wěn)定周期數(shù)據(jù)和失效周期，用于導(dǎo)入試驗統(tǒng)計報告；您也可以把該界面的曲線及數(shù)據(jù)導(dǎo)出到報告中。
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