金属疲劳试验资料
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金属疲劳试验方法
金属疲劳试验方法
金属疲劳试验是一种对金属材料进行疲劳性能评估的方法。
它可以用来测试材料在循环加载下的疲劳寿命以及疲劳行为。
常用的金属疲劳试验方法包括：
1. 疲劳弯曲试验：将金属试样固定在两个支撑点上，通过加载作用使其产生弯曲变形，并进行循环加载，记录试样的破坏次数或使用寿命。
2. 疲劳拉伸试验：将金属试样固定于试验机上，通过加载作用使其产生拉伸变形，并进行循环加载，记录试样的破坏次数或使用寿命。
3. 疲劳扭转试验：将金属试样固定在两个夹具上，通过加载作用使其产生扭转变形，并进行循环加载，记录试样的破坏次数或使用寿命。
4. 疲劳冲击试验：将金属试样固定在冲击机上，通过冲击作用使其产生变形，并进行循环冲击加载，记录试样的破坏次数或使用寿命。
这些试验方法可以通过变化加载幅值、加载频率、试样几何形状等参数的方式，来评估金属材料在不同加载条件下的疲劳性能。
力学基本试验---------金属疲劳试验
力学基本试验---------金属疲劳试验
在足够大的交变应力作用下，于金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。
分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。
已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂。
金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属疲劳。
统计数据表明，机械零件的失效，约有70%左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。
因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。
金属断裂过程的试验即为金属疲劳试验，原理是利用金属试样或模拟机件，在低于屈服点的交变载荷循环作用下，记录发生疲劳断裂时的载荷作用频次，1829年德国人阿尔贝特(J.Albert)为解决矿山卷扬机服役过程中钢索经常发生突然断裂，首先以10次/分的频率进行疲劳试验。
静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下突然断裂，疲劳断裂与其它断裂可以通过观察断口截面形态加以区别，疲劳断口可明显地分为三个区域：一是边缘非常光滑圆钝的疲劳源，原因是在最原始出现裂纹的地方磨损时间最长；二是较为规则光滑带有纹路的裂纹扩展区，机制是在交变应力作用下形成的裂纹时而张开、时而闭合、相互挤压反复研磨作用下形成，载荷间断作用与大小的变化又形成多条裂纹前沿线；三是较为粗糙的断裂区，该区是最后断裂裂纹还没有波及的连接区突然断裂形成，因缺少了反复研磨的过程而显得非常粗糙。
临床上如果我们认真观察的话，内植物疲劳断裂时也存在典型的这一断口形态。
金属疲劳试验
裂纹失稳扩展脆断的断裂K判据：
KI KIC (KC )
Y a KIC (KC )
裂纹体受力时，只有满足上述条件就会发生脆性断裂。反之，即使存 在裂纹，也不会断裂。此称为破损安全。
条件： - 小尺度塑性变形 - 平面应变
高强度马氏体时效钢不同试样厚度的KC变化
2
a, B,
W
-a
2.5
实验三、金属疲劳试验
一、实验目的：
1.了解金属轴向疲劳测试方法、断裂韧性Kic 测试方法及裂纹扩展速率DA/DN测试方法 。
2.了解疲劳试验机工作原理
1988年4月28日阿罗哈航空波音737-200型客机243号班机在飞行途中发生 爆裂性失压的事故，约头等舱部位的上半部外壳完全破损，机头与机身随时 有分离解体的危险，但10多分钟后奇迹地安全迫降。事件当时，一名机组人 员不幸被吸出机舱外死亡，而其余65名机组人员和乘客则分别受到轻重伤。
并形成循环滑移带。随着加载循环次数的增加，循环滑移带不断地加宽，由 于位错的塞积和交割作用，会在滑移带处形成微裂纹。
循环滑移带生成和一个纯铜试样的裂纹 Sm=0，Sa=77.5MPa N=2×106
在裂纹的萌生期，疲劳是一种发生在材料表面的现象。
2.2 相界面开裂产生裂纹 在大量的疲劳失效分析中发现很
式中 KI 值的大小直接影响应力场的大小，KI 可以表示应力场的强弱程度故称为 应力场强度因子
当θ= 0 r→0 时 由上式可得：
KI
lim r 0
2r y 0
裂纹I型应力场强度系数的一般表达式：
KI Y a
Y——裂纹形状系数
-半无限边缘缺口试样 -有限宽度的中心开裂纹试样 -有限宽度的边缘缺口试样
事故原因是由裂缝氧化导致金属疲劳引起
KI KIC (KC )
Y a KIC (KC )
裂纹体受力时，只有满足上述条件就会发生脆性断裂。反之，即使存 在裂纹，也不会断裂。此称为破损安全。
条件： - 小尺度塑性变形 - 平面应变
高强度马氏体时效钢不同试样厚度的KC变化
2
a, B,
W
-a
2.5
实验三、金属疲劳试验
一、实验目的：
1.了解金属轴向疲劳测试方法、断裂韧性Kic 测试方法及裂纹扩展速率DA/DN测试方法 。
2.了解疲劳试验机工作原理
1988年4月28日阿罗哈航空波音737-200型客机243号班机在飞行途中发生 爆裂性失压的事故，约头等舱部位的上半部外壳完全破损，机头与机身随时 有分离解体的危险，但10多分钟后奇迹地安全迫降。事件当时，一名机组人 员不幸被吸出机舱外死亡，而其余65名机组人员和乘客则分别受到轻重伤。
并形成循环滑移带。随着加载循环次数的增加，循环滑移带不断地加宽，由 于位错的塞积和交割作用，会在滑移带处形成微裂纹。
循环滑移带生成和一个纯铜试样的裂纹 Sm=0，Sa=77.5MPa N=2×106
在裂纹的萌生期，疲劳是一种发生在材料表面的现象。
2.2 相界面开裂产生裂纹 在大量的疲劳失效分析中发现很
式中 KI 值的大小直接影响应力场的大小，KI 可以表示应力场的强弱程度故称为 应力场强度因子
当θ= 0 r→0 时 由上式可得：
KI
lim r 0
2r y 0
裂纹I型应力场强度系数的一般表达式：
KI Y a
Y——裂纹形状系数
-半无限边缘缺口试样 -有限宽度的中心开裂纹试样 -有限宽度的边缘缺口试样
事故原因是由裂缝氧化导致金属疲劳引起
金属材料 疲劳试验 应变控制轴向-扭转疲劳试验方法
金属材料疲劳试验应变控制轴向-扭转疲劳
金属材料的疲劳试验主要分为轴向疲劳和扭转疲劳两种。
轴向疲劳试验主要是评估材料在轴向拉伸或压缩加载下的疲劳性能，而扭转疲劳试验则是评估材料在旋转过程中承受扭矩的能力。
应变控制轴向-扭转疲劳试验是一种综合性的试验方法，通过同时控制材料的轴向应变和扭转应变，以模拟实际应用中复杂的应力状态。
应变控制轴向-扭转疲劳试验的基本原理如下：
1. 试样制备：根据标准规定，制备相应的金属试样，通常为棒状或板状。
2. 试验设备：使用专业的疲劳试验机，如MTS或INSTRON疲劳试验机，配置高温模块和相应的传感器。
3. 加载方式：试样在轴向和扭转方向上分别施加交替的拉伸和压缩载荷，同时控制轴向应变和扭转应变，以模拟实际应用中的复杂应力状态。
4. 数据采集：通过传感器实时监测试样的应变、载荷、温度等参数，并记录试验过程中的变化。
5. 试验结果分析：根据试验数据，计算疲劳寿命、疲劳强度、循环弹性模量等指标，以评估材料的疲劳性能。
常用的应变控制轴向-扭转疲劳试验标准有：
1. GB/T 26077-2021 金属材料疲劳试验轴向应变控制方法
2. GB/T 15248-2008 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法
3. GB/T 3075-2021 金属材料疲劳试验轴向力控制方法
需要注意的是，应变控制轴向-扭转疲劳试验对试验设备、试验技术要求和数据处理等方面有较高的要求。
在进行试验时，应严格遵循相关标准规定，确保试验结果的准确性和可靠性。
第八章 金属疲劳试验
分两类：曲线上有明显的水平部分。碳钢、合金钢、球铁等属于此类。试样可以经受无限次应力循环也不发生疲劳断裂的最大应力称为疲劳极限。记为σ-1。试验时常用循环周次为107也不断裂的应力。
没有水平部分。铝合金、不锈钢、高强度钢。（条件疲劳强度）
（二）疲劳曲线及疲劳极限的测定
1、方法及特点：常用旋转弯曲疲劳试验。试验机结构简单、操作方便，应用广泛。
3、冲击疲劳的特点
试验表明，冲击疲劳抗力是一个取决于强度和塑性的综合性能，具有以下特点：
①冲击能量高时，材料的冲击疲劳抗力主要取决于塑性；冲击能量低时，材料的冲击疲劳抗力主要取决于强度。从此可以看出，不能仅根据工件承受冲击就要求高的冲击吸收功。
②不同的冲击能量要求不同的强度与塑性配合。淬火回火钢的冲击疲劳抗力随回火温度的变化有一峰值，该峰值随冲击能量的增加向高温方向移动（见图5-36）。
二、冲击疲劳
1、定义：是机件在重复冲击载荷作用下的疲劳断裂。
实际工作中，很少有仅经过一次或几次冲击就断裂的机件，即便是通常认为承受剧烈冲击载荷的机件，大多数是承受小能量的多次冲击才断裂。试验表明，当试样于破坏前承受的冲击次数较少时（500～1000次），试样断裂的原因与一次冲击相同；当冲击次数>105次时。破坏具有典型的疲劳断口，属于疲劳断裂，即为冲击疲劳。
3冲击韧度对冲击疲劳抗力的影响因材料的强度水平不同而异。
高强度钢和超高强度钢的塑性和冲击韧度对冲击疲劳抗力有较大影响。
（因其强度高、冲击韧度低，适当提高韧度对提高冲击疲劳抗力的影响较突出）
中、低强度钢的塑性和冲击韧度对冲击疲劳抗力的影响较小。
（因其冲击韧度已经比较高，在增加Ak值对提高冲击疲劳抗力已影响较不大）当我被上帝造出来时，上帝问我想在人间当一个怎样的人，我不假思索的说，我要做一个伟大的世人皆知的人。于是，我降临在了人间。
没有水平部分。铝合金、不锈钢、高强度钢。（条件疲劳强度）
（二）疲劳曲线及疲劳极限的测定
1、方法及特点：常用旋转弯曲疲劳试验。试验机结构简单、操作方便，应用广泛。
3、冲击疲劳的特点
试验表明，冲击疲劳抗力是一个取决于强度和塑性的综合性能，具有以下特点：
①冲击能量高时，材料的冲击疲劳抗力主要取决于塑性；冲击能量低时，材料的冲击疲劳抗力主要取决于强度。从此可以看出，不能仅根据工件承受冲击就要求高的冲击吸收功。
②不同的冲击能量要求不同的强度与塑性配合。淬火回火钢的冲击疲劳抗力随回火温度的变化有一峰值，该峰值随冲击能量的增加向高温方向移动（见图5-36）。
二、冲击疲劳
1、定义：是机件在重复冲击载荷作用下的疲劳断裂。
实际工作中，很少有仅经过一次或几次冲击就断裂的机件，即便是通常认为承受剧烈冲击载荷的机件，大多数是承受小能量的多次冲击才断裂。试验表明，当试样于破坏前承受的冲击次数较少时（500～1000次），试样断裂的原因与一次冲击相同；当冲击次数>105次时。破坏具有典型的疲劳断口，属于疲劳断裂，即为冲击疲劳。
3冲击韧度对冲击疲劳抗力的影响因材料的强度水平不同而异。
高强度钢和超高强度钢的塑性和冲击韧度对冲击疲劳抗力有较大影响。
（因其强度高、冲击韧度低，适当提高韧度对提高冲击疲劳抗力的影响较突出）
中、低强度钢的塑性和冲击韧度对冲击疲劳抗力的影响较小。
（因其冲击韧度已经比较高，在增加Ak值对提高冲击疲劳抗力已影响较不大）当我被上帝造出来时，上帝问我想在人间当一个怎样的人，我不假思索的说，我要做一个伟大的世人皆知的人。于是，我降临在了人间。
金属疲劳试验有哪些金属疲劳试验方法
金属疲劳试验有哪些金属疲劳试验方法
疲劳试验，作为一种测定金属、非金属以及合金材料等拉伸、压缩等疲劳性能测试，常用于测量材料或产品的各项物理性能。
疲劳试验能测试哪些材料
金属：钢材、钢索、钢筋、钢板
非金属：橡胶、塑料、海绵、玻璃、胶管
合金材料：管件、五金、不锈钢、疲劳试验设备有哪些
根据试验频率：
低频疲劳试验机、中频疲劳试验机、高频疲劳试验机、超高频疲劳试验机、根据应力循环：
等幅疲劳试验机、变频疲劳试验机、程序疲劳试验机、随机疲劳试验机根据试验环境：
室温疲劳试验机、低温疲劳试验机、高温疲劳试验机、热疲劳试验机、腐蚀疲劳试验机、接触疲劳试验机、微动磨损疲劳试验机根据应力循环周次：
低周疲劳试验机、高周疲劳试验机
根据式样加载方法：
拉-压疲劳试验机、弯曲疲劳试验机、扭转疲劳试验机、复合应力疲劳试验机疲劳试验有哪些试验方法
扭转、弯曲、动态、拉伸、旋转、拉扭、纯弯、扭矩、静态、提吊、弯扭、弹跳、滚动、摇摆、屈曲、弹性、传动、。
金属材料剪切疲劳试验
金属材料剪切疲劳试验金属材料剪切疲劳试验是一种重要的试验方法，用于评估金属材料在剪切载荷下的耐久性能。
该试验旨在模拟金属材料在实际使用过程中所承受的剪切应力，以了解材料在长期剪切加载下的疲劳特性和疲劳寿命。
在进行金属材料剪切疲劳试验时，首先需要准备试样。
试样通常采用标准化的几何形状，如圆柱形或矩形。
然后，试样被固定在剪切试验机上，通过施加剪切载荷来加载试样。
加载过程中，通过测量试样的应变或位移来监测试样的变形，以及通过加载循环次数来计算试样的疲劳寿命。
为了获得可靠的试验结果，金属材料剪切疲劳试验需要遵循一系列的操作规程和试验条件。
首先，试验前需要对试样进行充分的表面处理，以去除杂质和应力集中。
其次，在加载过程中需要控制加载速率和加载幅值，以模拟实际工作条件下的应力变化。
同时，试验过程中还需要记录试样的应变或位移数据，以便后续分析和评估。
金属材料剪切疲劳试验的结果通常以S-N曲线表示。
S-N曲线是一种反映金属材料在不同应力水平下疲劳寿命的曲线。
通过绘制S-N 曲线，可以获得金属材料的疲劳强度和疲劳极限，从而为工程设计和材料选择提供依据。
金属材料剪切疲劳试验在工程领域中具有广泛的应用。
例如，在航空航天、汽车制造和机械工程等领域，金属材料的剪切疲劳性能对产品的安全性和可靠性至关重要。
通过进行剪切疲劳试验，可以评估材料的疲劳寿命，并为产品的设计和使用提供参考。
金属材料剪切疲劳试验是一种重要的试验方法，可以评估金属材料在剪切载荷下的耐久性能。
通过该试验，可以了解金属材料的疲劳特性和疲劳寿命，为工程设计和材料选择提供依据。
这一试验方法在工程领域中具有广泛的应用，对产品的安全性和可靠性起着重要作用。
我们需要重视金属材料剪切疲劳试验，并不断完善和优化该试验方法，以满足不同领域的需求，推动工程技术的发展。
金属疲劳试验标准 金属疲劳试验怎么做
金属疲劳试验标准金属疲劳试验怎么做金属疲劳是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。
当材料和结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象，就叫做金属的疲劳破坏。
应力幅值、平均应力大小和循环次数是影响金属疲劳的三个主要因素。
金属材料是航空航天、工、核电、石油化工、机械等各行各业中最常使用的材料，其在交变载荷作用下可能产生疲劳失效的性质对设备的安全工作产生重要影响。
金属疲劳试验范围镀锌层、合金镀层、金属镀层、电镀层、汽车用涂镀层、轻工产品金属镀层、高温电绝缘涂层、耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层、抗大气和浸渍腐蚀涂层、电导和电阻涂层、恢复尺寸涂层、机械部、钢铁材料、钢管、合金制品、焊接材料、钢丝绳、紧固件、卷帘门、厨房用品、各种金属挂件、机器零件、生铁、铝管、铁板、铁管、钢锭、钢坯、型材、线材、金属制品、有色金属及其制品、轻金属、重金属、半金属、稀有金属和稀等。
金属疲劳试验项目洛氏硬度、表面洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度、抗拉强度、屈服强度、断后延伸率、断面收缩率、弹性模量/拉伸模量、弯曲试验、室温冲击、低温冲击、卷边测试、扩口试验、压扁试验、剪切试验、楔负载测试、保证荷载、破坏扭矩测试、锻件的锻造流线观察、镀层厚度、盐雾试验、酸性盐雾试验、铜离子加速盐雾试验、循环盐雾试验、晶间腐蚀、焊接工艺评定等。
金属疲劳试验方法1、高频振动疲劳试验法：高频振动试验利用试验器材产生含有循环载荷频率为1000Hz左右特性的交变惯性力作用于疲劳试样上，可以满足在高频、低幅、高循环环境条件下服役金属材料的疲劳性能研究。
2、单点疲劳试验法：该种方法在试样数量受限制的情况下，可近似测定疲劳曲线并粗略估计疲劳极限。
适用于金属材料构件在空气、室温、高温腐蚀中旋转弯曲载荷条件下服役的情况。
材料疲劳试验(金属材料,橡胶材料)
材料疲劳试验（金属材料，橡胶材料）疲劳试验用以测定材料或结构疲劳应力或应变循环数的过程。
疲劳是循环加载条件下，发生在材料某点处局部的、永久性的损伤递增过程。
经足够的应力或应变循环后，损伤积累可使材料发生裂纹，或是裂纹进一步扩展至完全断裂。
出现可见裂纹或完全断裂统称疲劳破坏。
按破坏循环次数的高低，疲劳试验分为两类：（1）高循环疲劳（高周疲劳）试验，对于此种试验，施加的循环应力水平较低；（2）低循环疲劳（低周疲劳）试验，此时循环应力常超过材料的屈服极限，故通过控制应变实施加载。
按材料性质划分有金属疲劳试验和非金属疲劳试验；按工作环境划分包括高温疲劳试验、热疲劳（由循环热应力引起）试验、腐蚀疲劳试验、微动摩擦疲劳试验、声疲劳（由噪声激励引起）试验、冲击疲劳试验、接触疲劳试验等。
金属疲劳试验：金属疲劳试验时，应力随时间一般呈正弦波形变化，但有时也采用三角形、矩形等应力波形。
金属疲劳试验时最广泛采用的是旋转弯曲疲劳试验和轴向加载疲劳试验。
金属在疲劳极限下实际所通过的最大循环次数称为试验基数。
钢铁及钛合金等,基数一般为10；对于有色金属、特殊钢及在高温、腐蚀等试验条件下，基数一般为10。
一些金属存在疲劳极限，对应地在-曲线上出现水平部分。
一些金属不存在疲劳极限,其-曲线无水平部分；随循环周次增加，金属所能承受的应力不断减小，因此将对应于规定周次的应力称为条件疲劳极限。
金属疲劳极限一般根据10个以上相同试样的疲劳试验结果所绘制的-曲线求得,或用升降法求得。
金属疲劳强度是一种对金属外在缺陷、内在缺陷、显微组织和环境条件非常敏感的性能，通过疲劳试验所测定的试验数据一般都很分散，疲劳断口金属疲劳裂纹通常在表面层应力集中处(滑移带、夹杂、析出微粒、划痕、缺口、冶金缺陷等)萌生、而后扩展至断裂。
金属疲劳断裂表面的外观形貌称之为疲劳断口。
一般分为三区：即疲劳源（萌生疲劳裂纹的核心策源地）；疲劳裂纹扩展区（扩展过程中留下呈同心弧线的贝壳状形貌，光亮平滑，颗粒细有时呈瓷状）；终断区（剩余截面不足以支承峰值应力因过载荷而静断，呈暗灰色纤维状或晶粒状）。
金属材料疲劳试验变幅疲劳试验
金属材料疲劳试验变幅疲劳试验
金属材料的疲劳试验是通过施加循环载荷使材料发生疲劳损伤的一种试验方法，用于评估材料在循环加载下的持久性能和寿命。
变幅疲劳试验是金属材料疲劳试验的一种方式，其特点是在试验过程中施加的载荷变幅是不断变化的。
通常，变幅疲劳试验是在一系列载荷幅值的范围内进行的，以得到材料在不同载荷幅值下的疲劳性能。
变幅疲劳试验可以帮助研究者了解金属材料在实际使用中可能会遇到的不同载荷幅值下的疲劳寿命。
通过对材料在不同载荷幅值下的疲劳性能进行评估，可以为材料设计、结构优化和使用寿命评估提供有价值的参考。
在变幅疲劳试验中，需要确定试验的载荷幅值范围、加载频率和试验样本尺寸等参数，以及确定试验的结束标准，如达到一定的应力循环次数或材料断裂等。
通过变幅疲劳试验，可以获取金属材料在不同载荷幅值下的疲劳曲线和疲劳寿命数据，从而分析材料的疲劳性能和寿命特性。
这对于材料的设计和使用具有重要的指导意义。