高頻疲勞試驗機的作用及疲勞測試要求對各領域的影響

1疲勞試驗的對安全的主要作用概述

   疲勞強度不僅在航天、航空、車輛、造船和原子能等工業部門有著十分重要的意義，也是影響一般機械產品使用可靠性和使用壽命的一個重要問題。

   根據國外的統計，機械零件的破壞50%~90%為疲勞破壞。例如，軸、曲軸、連桿、齒輪、彈簧、螺栓、壓力容器、海洋平臺、汽輪機葉片和焊接結構等；很多機械零部件和結構件的主要破壞方式都是疲勞。過去的研究表明，飛機噴氣發動機構件的主要失效原因是高周疲勞。疲勞失效占噴氣式發動機全部構件損傷的49%，而高周疲勞又幾乎占所有疲勞失效的一半。

   疲勞定義：材料在循環應力或循環應變作用下，由于某點或某點逐漸產生了局部的*結構變化，從而在一定的循環次數以后形成裂紋或發生斷裂的過程。

   近幾十年來，隨著機械向高溫、高速和大型方向發展，機械的應力越來越高，使用條件越來越惡劣，疲勞破壞事故更是層出不窮。

   我國雖然尚未對疲勞破壞問題做過全面檢查，但同類產品的使用壽命往往比發達國家為低，問題更為嚴重。因此，開展疲勞強度研究工作對我國的機械工業也是刻不容緩的。

 疲勞問題首先是19世紀初，由于蒸汽機車問題提出的，但在后來的其他領域，如航空航天、交通車輛、輪船、橋梁、建筑等，也都出現了眾多的疲勞破壞。

   第二次世界大戰中，有若干戰斗機是自己墜落而非被敵方擊落的。當時約有20架“惠靈頓”號重型轟炸機發生疲勞破壞。

   20世紀50年代以來，航空事業得到全面發展，但性的飛機事故接連不斷，大部分是屬于結構疲勞破壞造成的。1951年英國“鴿式”飛機因機翼的翼梁疲勞破壞而在澳大利亞失事；1952年美國F-89蝎式殲擊機因機翼接頭疲勞破壞而連續發生事故；1953年英國“維金”號又因主梁疲勞破壞而在非洲失事；1054年英國噴氣式客機“彗星-I”號因鉚釘邊緣出現疲勞裂紋而連續兩次在航線上墜毀。

   20世紀80年代，某石油鉆井平臺沉船事件，從技術角度分析也是疲勞破壞導致的。由于在鉆井平臺的一個支撐立柱上，在接近海平面的位置開了一個作業用工業圓孔，導致海水腐蝕，從而強度減弱，經過若干次隨機載荷作用后導致裂紋破壞，zui終喪失抵抗力。

   20世紀90年代初以來，日本、韓國不斷發生橋梁、高架公路的支撐立柱出現裂紋、斷裂、

扭曲的事件，都是由于支撐立柱承受高周荷載的長期作用導致的疲勞破壞。

   1998年6月德國一列高速列車在行駛中突然出軌，造成100多人遇難身亡。造成事故的原因是一節車廂的車輪內部疲勞斷裂。

   2000~2001年，某汽車股份有限公司的輕型汽車在試驗過程中，其飛輪殼、離合器殼和變速器殼出現裂紋現象，稱為“三殼破裂”。經過研究，發現其中的問題是典型的疲勞破壞。

   2005年5月，中國臺灣華航某班機在飛行中因飛機后部的金屬疲勞斷裂而導致機體在空中解體，造成機上225人全部遇難的悲劇。

2高頻疲勞試驗機從事的主要產品檢驗項目和相關標準

   疲勞試驗機，是一種主要用于測定金屬及其合金材料在室溫狀態下的拉伸、壓縮或拉、壓交變負荷的疲勞性能試驗的機器。

   疲勞試驗機特點是可以實現高負荷、高頻率、低消耗，從而縮短試驗時間，降低試驗費用。

  疲勞試驗機用于進行測定金屬、合金材料及其構件（如操作關節、緊固接件、螺旋運動件等）在室溫狀態下的拉伸、壓縮或拉壓交變負荷的疲勞特性、疲勞壽命、預制裂紋及裂紋擴展試驗。高頻疲勞試驗機在配備相應試驗夾具后，可進行正弦載荷下的三點彎曲試驗、四點彎曲試驗、薄板材拉伸試驗、厚板材拉伸試驗、強化鋼條拉伸試驗、鏈條拉伸試驗、固接件試驗、連桿試驗、扭轉疲勞試驗、彎扭復合疲勞試驗、交互彎曲疲勞試驗、CT試驗、CCT試驗、齒輪疲勞試驗等。

  高頻疲勞試驗機在實驗室主要檢測范圍：

2.1金屬材料的疲勞性能、S/N曲線測定、裂紋擴展、門檻值和斷裂韌度等力學性能

2.2緊固件疲勞試驗。

2.3汽車零部件（曲軸，齒輪、彈簧等）疲勞試驗

2.4鐵路路軌疲勞試驗 

3高頻疲勞試驗機執行以下標準：

ISO 12737-2005金屬材料平面應變斷裂韌度試驗方法, 

ISO 12135-2002金屬材料-準靜態斷裂韌性測試的方法, 

ISO 4965軸向載荷疲勞試驗機動態力校準應變計技術，

BS 7448-1:1991斷裂結構韌性試驗金屬材料Kic臨界CTOD值和J值得測試方法,  

BS 7448-2:1997斷裂機械韌性試驗金屬材料Kic臨界CTOD值和J值得測試方法, 

BS 7448-4:1997斷裂機械韌性試驗金屬材料穩定裂紋延伸的抗斷裂曲線和初始值得測定方法。

GB/T 3075 金屬軸向疲勞試驗方法

ASTM E 466 金屬材料軸向等幅疲勞試驗方法

GB/T 13816 焊接接頭脈動拉伸疲勞試驗方法

GB/T 15111 點焊接頭剪切拉伸疲勞試驗方法

JB/T 7716 焊接接頭四點彎曲疲勞試驗方法

GB/T 12443 金屬扭應力疲勞試驗方法

ISO 1352 金屬扭應力疲勞試驗方法

JIS Z 2275 金屬平板的平面彎曲疲勞試驗方法

GB/T 13682 螺紋緊固件軸向載荷疲勞試驗方法

ISO 3800 螺紋緊固件軸向載荷疲勞試驗分析方法1.汽車曲軸彎曲扭轉疲勞試驗方法