航空有機玻璃的高強度和耐久性的測試辦法——拉伸疲勞測試

提高飛機機身、舷窗、座艙罩等部件的安全性——航空有機玻璃疲勞性能測試方法探究航空有機玻璃是一種輕質(zhì)、高強度、透明度高的材料，被廣泛應(yīng)用于飛機的機身、舷窗、座艙罩等部件中。在實際使用中，這些部件需要承受來自多個方向的復(fù)雜載荷，并且需要具備較高的耐疲勞性能。因此，疲勞試驗是評估航空有機玻璃性能的重要手段之一。

本文科準(zhǔn)測控小編將介紹航空有機玻璃的拉伸疲勞試驗方法，包括試驗樣品的準(zhǔn)備、試驗過程中的注意事項以及試驗結(jié)果的分析和解讀。

一、測試范圍
1、測試內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對試樣施加恒幅拉伸載荷時的疲勞性能測定方法。

2、適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)（GJB 2033-1994 )適用于測定航空有機玻璃拉伸疲勞性能。

3、定義

1）循環(huán)應(yīng)力 cycle stress

泛指隨時間(t)作周期性變化的應(yīng)力，以符號S表示，單位：MPa。

正弦波的各種循環(huán)應(yīng)力的類型如圖1所示。

2）最大應(yīng)力 maximum stress

循環(huán)應(yīng)力中具有最大代數(shù)值的應(yīng)力，拉伸應(yīng)力為正，壓縮應(yīng)力為負，以符號Smax.表示，單 位 ：MPa。

3)最小應(yīng)力 minimum stress

循環(huán)應(yīng)力中具有最小代數(shù)值的應(yīng)力，拉伸應(yīng)力為正，壓縮應(yīng)力為負，以符號Smin表示，單位 ：MPa。

4)應(yīng)力比 stress ratio

最小應(yīng)力與最大應(yīng)力的比值，以符號R表示。

5)平均應(yīng)力 mean stress

循環(huán)應(yīng)力中的最大應(yīng)力與最小應(yīng)力代數(shù)和的一半，以符號Sm表示，

單位：MPa。

6)應(yīng)力幅 stress amplitude

循環(huán)應(yīng)力中的最大應(yīng)力與最小應(yīng)力代數(shù)差的一半，以符號Sm表示，

單位：MPa。

7)應(yīng)力集中系數(shù)stress concentration factor

局部應(yīng)力 與名義應(yīng)力的比值，以符號K表示。

8)載荷系數(shù)load factor

最大應(yīng)力Smax與拉伸強度的比值，或最大載荷Pmax與破壞載荷的比值，以符號K表示。

9)頻率freguency

單位時間的循環(huán)次數(shù)，以符號f 表示，單位：Hz。

10)疲勞壽命fatigue life

試樣在循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用下直至發(fā)生失效前所經(jīng)受應(yīng)力或應(yīng)變的循環(huán)次數(shù)，以符號N表示，單位：次。

二、試驗要求

1、測試儀器

疲勞試驗機  

凡載荷范圍、波形和頻率等，能滿足試驗要求的并經(jīng)校準(zhǔn)的疲勞試驗機均可使用。其靜載負荷示值誤差應(yīng)在士1%范圍內(nèi)；動載負荷示值誤差應(yīng)在士3%范圍內(nèi)。

2、試樣

1）形狀和尺寸  標(biāo)準(zhǔn)試樣厚度為10±0.1mm; 光滑試樣形狀和尺寸如圖2所示；缺口試樣形狀和尺寸見圖3和表1。

2）試樣的制備

用銑床加工，加工表面拋光。加工后的試樣表面應(yīng)無劃傷、銀紋和裂紋等。

3）測量試樣尺寸

測量試樣工作段的寬度和厚度，精確到0.02mm，測量三點取其平均值。

4）試樣數(shù)量

成組試驗，每組試樣不少于5個。也可按變異系數(shù)的范圍確定最少觀測值個數(shù)，見附錄A。

用升降法測定條件疲勞極限，有效試樣數(shù)量不少于 10 個。

測定S一N 曲線所用試樣數(shù)量按 5.4.4條規(guī)定。

5）試驗環(huán)境條件

溫度:23士2C

相對濕度:60士15%

非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件

非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件應(yīng)在試驗報告中注明。

三、操作步驟

試驗前的準(zhǔn)備

1、狀態(tài)調(diào)節(jié) 在溫度23土2C相對濕度 6015%下試樣調(diào)節(jié)時間不少于 24h。

2、試驗頻率 試驗頻率為0.5Hz。

3、確定最大載荷、最小載荷、平均載荷等試驗參數(shù)。

4、調(diào)整試驗機，裝夾試樣使試樣中心線與試驗機軸線保持一致。

5、單個試樣的測定。

6、按試驗規(guī)定的應(yīng)力對試樣施加載荷，并起動計數(shù)器。

7、試驗過程中觀察并記錄試樣表面出現(xiàn)銀紋或裂紋的時間和循環(huán)次數(shù)。

8、試樣失效或達到預(yù)定循環(huán)次數(shù)后終止試驗，記錄試驗結(jié)果。

9、條件疲勞極限的測定

用升降法測定條件疲勞極限。選定應(yīng)力進行第一根試樣的疲勞試驗，若達到預(yù)定的循環(huán)次數(shù)試樣仍未失效，此試樣試驗為越出，增加一級應(yīng)力(應(yīng)力增量可X0.5)進行第二根試驗，若仍未失效，再增加一級應(yīng)力進行第三根試驗,若未達到預(yù)定的循環(huán)次數(shù)后失效，則降低一級應(yīng)力進行第四根試驗。依此類推,直至全部試驗完成，試驗可在 3 個以上應(yīng)力水平下進行按下式計算條件疲勞極限SN:

四、計算公式（試驗結(jié)果的計算）

1、對數(shù)勞壽命平均值X的計算

2、標(biāo)準(zhǔn)差Sx的計算

3、變異系數(shù)的計算

以上就是小編對于航空有機玻璃拉伸疲勞試驗方法的介紹了，希望可以給您帶來幫助！如果您還想了解更多關(guān)于航空有機玻璃拉伸強度、和亞克力的區(qū)別、應(yīng)力開裂的研究、拉伸疲勞模型研究和高溫拉伸強度試驗研究等問題，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言，科準(zhǔn)測控技術(shù)團隊為您免費解答！