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常用的金屬材料疲勞極限試驗方法(一)
更新時間:2016-11-17   點擊次數(shù):3293次
(一)試驗方法及試樣類型
  單點疲勞試驗適用于金屬材料構件在室溫、高溫或腐蝕空氣中旋轉彎曲載荷條件下服役的情況。
該種方法在試樣數(shù)量受限制的情況下,可近似測定疲勞曲線并粗略估計疲勞極限。試驗所需的疲勞試驗機一般為彎曲疲勞試驗機和拉壓試驗機,試驗機應滿足彎曲載荷誤差不大于±1%,為避免試樣振動,試驗選擇的頻率應適用于材料、試樣和試驗機的組合。
  不同類型的試樣得到的試驗結果不同,因此同一批試驗所使用的試樣應具有相同的直徑、形狀和尺寸公差。根據(jù)GB/T4337-2008《金屬材料疲勞試驗旋轉彎曲方法》規(guī)定,單點疲勞試驗的試樣其試驗部分分為圓柱形、圓錐形和漏斗型3類,如圖1所示。
(a) 圓柱形試樣
(b) 圓錐形試樣
(c) 漏斗形試樣
圖1 單點疲勞試驗試樣類型
 
   單點疲勞試驗一般需要8~10根試樣,試樣的zui小截面直徑犱一般?。?,7.8,9.5mm,偏差小于0.005d。其中圓柱形試樣要求試驗部分的平行度應保證在0.05mm以內以及過渡圓弧半徑不應小于3d,漏斗形試樣圓弧半徑不應小于5d。
 
(二)試驗步驟及數(shù)據(jù)處理
在進行單點疲勞試驗時需要先計算出應施加的載荷犘,可由試樣zui小直徑截面上的zui大彎曲正應力根據(jù)下式計算得到:
 
  其中,取加載系數(shù),可得P=Kσ。K值可根據(jù)試驗機的套筒長度尺寸α和試樣的zui小直徑dmin事先算出,并制成表格。在試樣的應力σ 確定后,便可計算出應施加的載荷P。
 
單點疲勞試驗一般按如下步驟進行:
①測量試樣zui小直徑Dmin和計算或查出加載系數(shù)K;
②首先確定抗拉強度為σb 的第1根試樣的zui大應力約為σ1=(0.6~0.7)σb,并由式(1)計算應施加的載荷P;
③安裝試樣;
④施加載荷P;
⑤試樣斷裂后記下壽命N1,取下試樣描繪疲勞破壞斷口的特征;
⑥取另一試樣使其zui大應力σ2=(0.40~0.45)σb,重復步驟③~⑤測得疲勞壽命N2,若N2<107次,則應降低應力再重復步驟③ ~ ⑤,直至在σ2 作用下,N2<107次;
⑦在σ1與σ2之間插入4~5個等差應力水平,它們分別為σ3,σ4,σ5,σ6,逐級遞減進行以上試驗,相應的壽命分別為N3,N4,N5,N6。
 
數(shù)據(jù)處理通常按以下方式進行:
   當與σ6相應的N6<107 次,疲勞極限在σ2 與σ6 之間,這時取σ7=1/2 (σ2 +σ6)再進行試驗;當與σ6 相應的N6 >107 次,取σ7=1/2(σ5+σ6)再進行試驗。疲勞極限確定按表1所示,其中σ7-σ2 和σ7-σ6 均應滿足小
于控制精度Δσ。
 

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