用于静态和动态试验的共振试验系统
共振试验系统的操作原理是基于电磁驱动的机械谐振性的概念。动态试验力是由通过系统在共振时的振动系统生成的。平均载荷是通过连接主滚珠丝杆的上横梁的移动施加的。

基于设计原理,共振试验系统和共振试验机过去只能用作动态材料试验机,用于测定材料和部件的疲劳寿命,如有限寿命疲劳和长寿命疲劳等。例如,按照DIN 50100(S-N曲线)在拉伸、压缩、脉冲载荷和交变载荷范围进行高周疲劳试验。断裂力学
断裂力学检测运行条件(功能、疲劳寿命...)下部件或材料中的裂纹增长、裂纹扩展和裂纹止裂性。考虑到应力-时间函数,测定的材料特性会影响部件的设计和生产。

在许多行业部门(如航空航天或汽车工程)中,断裂力学都发挥着重大作用。通过估算受裂纹影响部件(或材料)的寿命或剩余使用寿命,可以有针对性地定义检查和维护间隔。断裂力学概念
区分两个概念:线弹性断裂力学(LEFM)和屈服断裂力学(YFM)。

在线弹性断裂力学(适用于脆性材料)中,材料行为属于线弹性,直到发生无变形断裂(不稳定的裂纹扩展)。LEFM的一个经典特性值是K1C,用于描述裂纹张开模式1期间的临界(C)应力强度(K)。

如果材料发生延展性失效,即裂纹尖端发生塑性变形,则屈服断裂力学概念适用。此处共有两种定义,一种是通过裂纹尖端环境中储存的能量(J积分概念)测定特性值,另一种是通过裂纹尖端扩展(CTOD“裂纹尖端张开位移”)测定特性值。断裂力学的相关标准
ASTM E399-09 - 适用于金属材料线弹性平面应变断裂韧性K1C的标准试验方法
ASTM E647 - 用于测量疲劳裂纹增长速率(da/dN)的标准试验方法
ASTM E1820-11 - 用于测量断裂韧性(金属)的标准试验方法
ISO 12135 - 用于测定准静态断裂韧性的统一试验方法
金属部件中的裂纹扩展
部件中或部件表面上的生产相关缺陷(每个部件都有)代表裂纹核,它们在载荷作用下促进了裂纹的形成。这些缺陷可转化成裂纹,即可在技术上记录的宏观材料损伤。这称为裂纹萌生阶段。

在随后的裂纹扩展阶段,裂纹继续存在于部件中,直到裂纹尖端前面的应力强度K超过临界值,然后部件会突然失效。

在单调或循环加载的部件中,裂纹以稳定(临界前状态)或不稳定(临界状态)形式扩展。对于脆性材料,可指定临界应力幅值K1C,此值的测定请参见ASTM E399。如果不断增长的裂纹的应力强度K低于K1C,则裂纹稳定扩展,并可在移除载荷后随时停止。如果高于K1C值,则裂纹会不稳定扩展,而且部件将会突然失效。

裂纹增长曲线可分为三个区域:

区域I:阈值ΔKth
区域II:疲劳裂纹增长da/dN
区域III:临界应力强度因子K1C(断裂韧性)断裂力学中的试样形状
断裂力学中使用不同的试样形状。形状的选择取决于标准和待测试的可用材料。标准化的试样形状在标准中加以描述,以使测试结果具有可比性。

C(T)试样
断裂力学中最常用的试样形状是紧凑型拉伸试样。它用于根据ASTM E399/E647标准进行测试。

标准中还列出了其他试样形状。各种形状的选择依据是行业和可用的原材料:

M(T)试样 - 中型拉伸试样,适用于根据ASTM E647标准进行测试
ESE(T)试样 - 偏心荷载单边裂纹拉伸试样,适用于根据ASTM E647标准进行测试
SE(B)试样 - 单边弯曲试样,适用于根据ASTM E399标准进行测试
DC(T)试样 - 圆盘紧凑型拉伸试样,适用于根据ASTM E399标准进行测试
A(T)试样 - 圆弧紧凑型拉伸试样,适用于根据ASTM E399标准进行测试
A(B)试样 - 圆弧弯曲试样,适用于根据ASTM E399标准进行测试疲劳寿命
疲劳寿命是一个在疲劳试验中使用的术语,是指材料在循环载荷作用下的变形和失效行为。

使用恒定振幅的疲劳寿命试验称为S-N试验。使用相应循环数测定容许应力幅。用于测定疲劳寿命的载荷类型
在疲劳寿命试验中,材料或部件受到载荷变化的影响。这降低了材料的允许应力:在达到拉伸强度之前,可能会发生断裂;在某种程度上,即使在没有超过线弹性范围的情况下也是如此。

一般来说,载荷变化解释为循环,可以在不同的载荷比下进行。

载荷比的计算:R=σu / σo高周疲劳试验(S-N试验),按照DIN 50100、ASTM E466-15、ISO 1099标准
高周疲劳(HCF)试验
在根据DIN 50100/ASTM E466-15/ISO 1099进行的高周疲劳试验(也称为S-N试验)中,通过周期性变化的(循环)载荷对材料或部件施加应力。ASTM D3479介绍了对复合材料的试验。

高周疲劳试验用于测定拉伸、压缩、弯曲和扭转载荷下的有限寿命疲劳强度和高周疲劳强度。特别是对于部件,高周疲劳试验可以测定薄弱点,然后通过结构或材料改变消除这些薄弱点。低周疲劳强度不是高周疲劳试验的考虑因素 - 它是在低周疲劳试验中测定的。

在高周疲劳试验中,载荷幅和平均载荷在单级疲劳试验中是恒定的。根据载荷幅的大小,可以在试样失效前以不同的频率施加。S-N曲线(Woehler曲线)
在多个高周疲劳试验中测定的循环应力幅和循环数的测量值可得到S-N曲线。

从S-N图中,您可以读取特定载荷幅的载荷变化最大次数。

S-N曲线分为三个区域:

低周疲劳K:高载荷幅会在试样上产生塑性应变,并导致试样在进行低数量的循环后失效。DIN 50100标准中不涉及低周疲劳区域。
有限寿命疲劳Z:根据载荷幅的大小,试样只能承受一定数量的循环。
高周疲劳D:根据载荷幅,会出现断裂和跳动。#试验机论坛##汽车资讯##新能源汽车#

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