一、低周疲劳
金属材料在循环载荷作用下,由于塑性应变的循环作用所引起的疲劳失效称为低周疲劳。在低周疲劳中,材料所受的循环应力接近甚至超过其屈服强度,此时应力稍有变动,相应的应变值变化很大。低周疲劳加载频率很低,致使每一个循环都会产生一定量的塑性变形。工程中有许多零件在整个使用寿命期间,所经历的载荷循环次数并不多,疲劳寿命很低,一般只有几千至几万循环周期就破坏。比如压力容器,如果每天经受两次载荷循环,则在30年的使用期限内,载荷的总循环次数还不到25000次。
对于延性较好的材料,一旦发生屈服,即使应力的变化非常小,应变的变化也会比较大,而且应力和应变之间的关系也不再是对应的关系。应变成为比应力更敏感的参量,因此采用应变作为低周疲劳的控制参量显然更好一些。材料在接近或超过屈服强度的循环载荷作用下产生的塑性应变,得到的应力——应变迹线称为迟回线。
低周疲劳试验是模拟在真实的工况下,将材料加载到塑性应变。在研究塑性应变的影响时,应变率是主要考虑因素,在整个试验过程中应变振幅和平均水平保持不变,并用三角波保持恒定的应变率,而不是使用载荷控制的传统正弦波加载。低周疲劳实验的总应变范围一般<2%的工程应变。这意味着必须使用高质量、可靠引伸计,且要较小的试样、较小的平行长度。夹具的同轴度、间隙消除也尤为关键。
二、低周疲劳试验用疲劳试验机
万测研制的低周疲劳试验系统,是在HDT_B系列疲劳试验系统平台上,配置高温炉、温控系统、高温引伸计、液压顶杆夹具等附件,可以克服低周疲劳的难点,让用户能轻松地进行高温低周疲劳试验,高效、精准地获得试验数据。
?GB/T 26077 金属材料 疲劳试验 轴向应变控制方法
?ISO 12106 Metallic materials—Fatigue testing—Axial-strain -controlled method
?ASTM E606 Strain-Controlled Fatigue Testing
机械结构不可避免的误差,会导致上、下夹具之间不同轴,导致试样C型变形、S型变形受力或二者复合变形,试样的局部应力/应变会远大于设置值,最终试样的疲劳试验寿命会严重下降。
试样与夹具连接,还有设备上其它受试验力的所有连接,都要避免连接间隙。当试验应变比为“-”时,即拉压过零时,应力—应变试验曲线会存在严重的畸形。夹具应能保证试样在安装的可重复性。夹具应能方便快速的装夹试样。
应变控制
在升温和弹性模量检查后,将力控转为应变控,切换过程要平滑无过冲现象。试验开始时,实际应变半幅值与控制应变半幅值的差值不超过控制应变半幅值的5%。为了达到应变峰值不超过设定值的±1%,应对应变量进行调整,整个调整过程应在qianshi个循环或失效循环数的±1%(取其小者)内完成。恒定的应变率加载,即三角波加载。
温度控制
炉体结构、温度传感器的安装,温控硬件的配置、温控经验参数设置,都会影响温度控制的准确性。
性能特点
?夹具所有的连接过程简单。
? 通过同轴度调节环的调节,可以达到5%以内的同轴度。
?与试样螺纹连接,并用液压顶杆顶住试样,可以消除一切间隙,整个试验过程不会松动,哪怕是应变过零的试验,也能保证试验曲线wanmei。
?试验安装极为方便。
?试验安装极为方便,无需熟练的安装技巧。
?套筒可以自由旋转,方便拧入试样。
?软件在力保持的状态下,拧入试样时作动器能够在拧入力的作用下自动跟随,直到试样拧入。过程中设置位移保护,能确保安全。
?当试样安装后,发现试样的中心位置没有对准高温炉的中心位置,可以通过横梁升降,直接拖动试样到高温炉中心位置。此过程作动器处在微小力保持的随动状态,无需人工控制。
?液压手动泵给液压顶杆夹具提供稳定的液压压力。
?液压手动泵缓慢的加压过程中,可以通过压力表观察液压顶杆夹具压力,确保加到夹具需要的压力,并减小对试样的轴向冲击。
?加压后截止阀截断泵与夹具的通道,让夹具长时间保持稳定压力,试验中途不需补压。
?一泵同时给两只液压顶杆夹具加压,两只夹具能同时达到所需压力。
性能特点
?GW1000型高温炉可适用于各种类型的高温材料力学性能试验,包括金属材料的拉伸、压缩、疲劳测试、复合材料、陶瓷材料的力学测试。
?高温炉分三区加热,采用复合碳化硅加热器,每个加热区间均可以单独控制。
?氧化铝纤维材质的隔热层减少了热量损失,延长了高温炉的使用寿命。
?对开式高温炉简化了样件和夹具的安装过程,高温炉支架采用精密直线导轨确保平滑地开启和关闭。
?温控系统选用进口欧陆0.1级PID温度表,确保温度快速升温、控温准确不过冲。
Epsilon 7650A高温引伸计
? 拥有设计和低应变范围,因而有高精度。满足ASTM B1级精度要求,可以根据要求提供ISO 9513标准0.5精度试验证书。
?可实现应变控制、高频疲劳试验,频率可以达到10Hz。
?可热装夹,伸缩自如,滑动夹持系统能够方便快速装夹到热试样上去。试样断裂时可不取下引伸计。
?引伸计标距可在接触到试样之前自动设定,这样允许达到试验温度后再将引伸计接触到试样上。
?配备氧化铝棒用于1200℃试验,可选配硅碳棒用于1600℃高温试验。
低周疲劳软件主界面
?液压手动泵给液压顶杆夹具提供稳定的液压压力。
?液压手动泵缓慢的加压过程中,可以通过压力表观察液压顶杆夹具压力,确保加到夹具需要的压力,并减小对试样的轴向冲击。
?加压后截止阀截断泵与夹具的通道,让夹具长时间保持稳定压力,试验中途不需补压。
?一泵同时给两只液压顶杆夹具加压,两只夹具能同时达到所需压力。
应变+应力控制:
程序先执行应变控制,当应力稳定或者满足设定的稳定周期,软件自动切换到高频率的应力控制,减少试验时间。
试验前的检测:
试样装夹完成后,软件能自动测定材料弹性模量并确认测量系统(力及应变)工作的正确性。相关标准要求,弹性模量测量值与预期值的偏离不宜超过±5%。
温度监控界面:
温度是与温控表通讯,能在软件上设置温控参数,实时采集温度数据。能与试验软件通讯,达到设置温度后能自动进行疲劳加载试验。
膨胀系数计算:
温度从室温升至试验温度后,在试样参数中修改升温后变形量及试验标距(初始标距+升温后增量)。
试验前期曲线及数据:
1.快速到达试验控制目标。
2.当前1%应变控制,R=-1,滞回圈面积较大,塑性应变大。
试验中期曲线及数据:
1.随着试样开始疲劳动作,试验进入稳定期,滞回曲线重合度较高。
2.模量比缓慢下降。
试验后期曲线及数据:
1.随着试样裂纹变大,滞回曲线出现不规则变形。
2.应变控制保持不变,峰值快速下降。
3.模量比快速下降。
4.试验判停。
曲线窗口
您可以根据需求切换纵轴数据(如应力、应变、模量等),显示整个试验的趋势图和整个试验的周期数据;从趋势图可以获取到中期稳定周期和最后的失效周期。
您可以一次选择一个或多个周期,软件显示周期的所有数据点,方便查看试验数据的变化。对于低周试验建议周期为前0-10个周期,中期稳定周期,后期失效周期,加载曲线后点击计算得到下方数据列表数据,列表中记录了每个周期对应的数据;计算后软件自动记录稳定周期数据和失效周期,用于导入试验统计报告;您也可以把该界面的曲线及数据导出到报告中。