手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號(hào)：chem17
掃碼關(guān)注視頻號(hào)
低周疲勞（LCF)試驗(yàn)解決方案
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(chēng)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(guò)其屈服強(qiáng)度，此時(shí)應(yīng)力稍有變動(dòng)，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(gè)循環(huán)都會(huì)產(chǎn)生一定量的塑性變形。工程中有許多零件在整個(gè)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(wàn)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(duì)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(huì)比較大，而且應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系也不再是對(duì)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(guò)屈服強(qiáng)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(xiàn)稱(chēng)為遲回線(xiàn)。
低周疲勞試驗(yàn)是模擬在真實(shí)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(shí)，應(yīng)變率是主要考慮因素，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)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(shí)驗(yàn)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(jì)，且要較小的試樣、較小的平行長(zhǎng)度。夾具的同軸度、間隙消除也尤為關(guān)鍵。
二、低周疲勞試驗(yàn)用疲勞試驗(yàn)機(jī)
三、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
?GB/T 26077 金屬材料 疲勞試驗(yàn) 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(yàn)的難點(diǎn)
機(jī)械結(jié)構(gòu)不可避免的誤差，會(huì)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(huì)遠(yuǎn)大于設(shè)置值，最終試樣的疲勞試驗(yàn)壽命會(huì)嚴(yán)重下降。
試樣與夾具連接，還有設(shè)備上其它受試驗(yàn)力的所有連接，都要避免連接間隙。當(dāng)試驗(yàn)應(yīng)變比為“-”時(shí)，即拉壓過(guò)零時(shí)，應(yīng)力—應(yīng)變?cè)囼?yàn)曲線(xiàn)會(huì)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(guò)程要平滑無(wú)過(guò)沖現(xiàn)象。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，實(shí)際應(yīng)變半幅值與控制應(yīng)變半幅值的差值不超過(guò)控制應(yīng)變半幅值的5%。為了達(dá)到應(yīng)變峰值不超過(guò)設(shè)定值的±1%，應(yīng)對(duì)應(yīng)變量進(jìn)行調(diào)整，整個(gè)調(diào)整過(guò)程應(yīng)在qianshi個(gè)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(yàn)參數(shù)設(shè)置，都會(huì)影響溫度控制的準(zhǔn)確性。
五、同軸度檢測(cè)
六、低周疲勞試驗(yàn)附件
性能特點(diǎn)
?夾具所有的連接過(guò)程簡(jiǎn)單。
? 通過(guò)同軸度調(diào)節(jié)環(huán)的調(diào)節(jié)，可以達(dá)到5%以?xún)?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(gè)試驗(yàn)過(guò)程不會(huì)松動(dòng)，哪怕是應(yīng)變過(guò)零的試驗(yàn)，也能保證試驗(yàn)曲線(xiàn)wanmei。
?試驗(yàn)安裝極為方便。
七、試樣安裝過(guò)程
?試驗(yàn)安裝極為方便，無(wú)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(shí)作動(dòng)器能夠在擰入力的作用下自動(dòng)跟隨，直到試樣擰入。過(guò)程中設(shè)置位移保護(hù)，能確保安全。
?當(dāng)試樣安裝后，發(fā)現(xiàn)試樣的中心位置沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)高溫爐的中心位置，可以通過(guò)橫梁升降，直接拖動(dòng)試樣到高溫爐中心位置。此過(guò)程作動(dòng)器處在微小力保持的隨動(dòng)狀態(tài)，無(wú)需人工控制。
八、液壓手動(dòng)泵
?液壓手動(dòng)泵給液壓頂桿夾具提供穩(wěn)定的液壓壓力。
?液壓手動(dòng)泵緩慢的加壓過(guò)程中，可以通過(guò)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(duì)試樣的軸向沖擊。
?加壓后截止閥截?cái)啾门c夾具的通道，讓夾具長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定壓力，試驗(yàn)中途不需補(bǔ)壓。
?一泵同時(shí)給兩只液壓頂桿夾具加壓，兩只夾具能同時(shí)達(dá)到所需壓力。
九、溫度控制
性能特點(diǎn)
?GW1000型高溫爐可適用于各種類(lèi)型的高溫材料力學(xué)性能試驗(yàn)，包括金屬材料的拉伸、壓縮、疲勞測(cè)試、復(fù)合材料、陶瓷材料的力學(xué)測(cè)試。
?高溫爐分三區(qū)加熱，采用復(fù)合碳化硅加熱器，每個(gè)加熱區(qū)間均可以單獨(dú)控制。
?氧化鋁纖維材質(zhì)的隔熱層減少了熱量損失，延長(zhǎng)了高溫爐的使用壽命。
?對(duì)開(kāi)式高溫爐簡(jiǎn)化了樣件和夾具的安裝過(guò)程，高溫爐支架采用精密直線(xiàn)導(dǎo)軌確保平滑地開(kāi)啟和關(guān)閉。
?溫控系統(tǒng)選用進(jìn)口歐陸0.1級(jí)PID溫度表，確保溫度快速升溫、控溫準(zhǔn)確不過(guò)沖。
十、應(yīng)變測(cè)量
Epsilon 7650A高溫引伸計(jì)
? 擁有設(shè)計(jì)和低應(yīng)變范圍，因而有高精度。滿(mǎn)足ASTM B1級(jí)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(yàn)證書(shū)。
?可實(shí)現(xiàn)應(yīng)變控制、高頻疲勞試驗(yàn)，頻率可以達(dá)到10Hz。
?可熱裝夾，伸縮自如，滑動(dòng)夾持系統(tǒng)能夠方便快速裝夾到熱試樣上去。試樣斷裂時(shí)可不取下引伸計(jì)。
?引伸計(jì)標(biāo)距可在接觸到試樣之前自動(dòng)設(shè)定,這樣允許達(dá)到試驗(yàn)溫度后再將引伸計(jì)接觸到試樣上。
?配備氧化鋁棒用于1200℃試驗(yàn)，可選配硅碳棒用于1600℃高溫試驗(yàn)。
十一、低周疲勞試驗(yàn)?zāi)K
低周疲勞軟件主界面
?液壓手動(dòng)泵給液壓頂桿夾具提供穩(wěn)定的液壓壓力。
?液壓手動(dòng)泵緩慢的加壓過(guò)程中，可以通過(guò)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(duì)試樣的軸向沖擊。
?加壓后截止閥截?cái)啾门c夾具的通道，讓夾具長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定壓力，試驗(yàn)中途不需補(bǔ)壓。
?一泵同時(shí)給兩只液壓頂桿夾具加壓，兩只夾具能同時(shí)達(dá)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(mǎn)足設(shè)定的穩(wěn)定周期，軟件自動(dòng)切換到高頻率的應(yīng)力控制，減少試驗(yàn)時(shí)間。
試驗(yàn)前的檢測(cè)：
試樣裝夾完成后，軟件能自動(dòng)測(cè)定材料彈性模量并確認(rèn)測(cè)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(cè)量值與預(yù)期值的偏離不宜超過(guò)±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(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)。能與試驗(yàn)軟件通訊，達(dá)到設(shè)置溫度后能自動(dòng)進(jìn)行疲勞加載試驗(yàn)。
膨脹系數(shù)計(jì)算：
溫度從室溫升至試驗(yàn)溫度后，在試樣參數(shù)中修改升溫后變形量及試驗(yàn)標(biāo)距(初始標(biāo)距+升溫后增量)。
試驗(yàn)前期曲線(xiàn)及數(shù)據(jù)：
1.快速到達(dá)試驗(yàn)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(yàn)中期曲線(xiàn)及數(shù)據(jù)：
1.隨著試樣開(kāi)始疲勞動(dòng)作，試驗(yàn)進(jìn)入穩(wěn)定期，滯回曲線(xiàn)重合度較高。
2.模量比緩慢下降。
試驗(yàn)后期曲線(xiàn)及數(shù)據(jù)：
1.隨著試樣裂紋變大，滯回曲線(xiàn)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(yàn)判停。
曲線(xiàn)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(gè)試驗(yàn)的趨勢(shì)圖和整個(gè)試驗(yàn)的周期數(shù)據(jù)；從趨勢(shì)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(gè)或多個(gè)周期，軟件顯示周期的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)，方便查看試驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化。對(duì)于低周試驗(yàn)建議周期為前0-10個(gè)周期，中期穩(wěn)定周期，后期失效周期，加載曲線(xiàn)后點(diǎn)擊計(jì)算得到下方數(shù)據(jù)列表數(shù)據(jù)，列表中記錄了每個(gè)周期對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；計(jì)算后軟件自動(dòng)記錄穩(wěn)定周期數(shù)據(jù)和失效周期，用于導(dǎo)入試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)報(bào)告；您也可以把該界面的曲線(xiàn)及數(shù)據(jù)導(dǎo)出到報(bào)告中。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類(lèi)作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
采購(gòu)中心