第八节 疲劳试验
材料疲劳试验
材料疲劳试验材料疲劳试验是一种用于研究材料在长期循环加载下的性能变化的试验方法。
它可以测试材料的寿命及其耐久性，以确保材料在实际使用环境中的可靠性。
下面，我将详细介绍材料疲劳试验的主要内容和步骤。
首先，材料疲劳试验通常使用万能材料试验机进行，这是一种具有一定加载能力和频率调节范围的试验设备。
试验的目的是通过反复加载和卸载材料来模拟实际的工作负荷条件，观察材料在不同循环次数下的性能变化。
在进行材料疲劳试验之前，需进行试验的准备工作。
首先，选择合适的试样进行试验，试样的尺寸和形状应符合标准规定或实际应用需求。
然后，根据试验要求制备试样，并进行必要的表面处理，以确保试样的质量和试验结果的准确性。
准备工作完成后，开始进行材料疲劳试验。
试验过程分为以下几个步骤：1. 载荷设定：在试验机上设定试样的加载载荷，并确定试验的频率、循环次数和卸载条件。
2. 试验开始：通过试验机的控制系统启动试验，开始进行周期性加载和卸载操作。
加载过程中，试验机会将所设定的载荷作用在试样上，而卸载过程中，试验机则会将载荷移除。
3. 试验数据采集：在试验过程中，对试样的载荷和位移等参数进行实时采集，并记录下来。
这些数据可以用于后续的数据处理和分析。
4. 试验监测：在试验过程中，及时监测试样的变形、裂纹和断裂情况，以判断试样的疲劳寿命。
5. 试验停止：当试样达到预定的循环次数或发生失效时，试验停止。
此时，可以对试样进行评估和分析，以确定其疲劳性能和耐久性。
最后，根据试验结果和分析，评估材料的疲劳性能，并根据应用需求进行调整和改进。
疲劳试验的结果可以为工程设计提供重要的参考依据，确保材料在使用寿命内安全可靠的工作。
综上所述，材料疲劳试验是一种重要的材料性能测试方法，可以评估材料的耐久性和可靠性。
通过合理的试验设计和数据分析，可以得到准确的试验结果，并为实际应用提供可靠的参考依据。
疲劳试验操作规程
1．适用范围
适用于弯曲疲劳试验,扭转疲劳试验,耐磨擦试验,喇叭按钮性能试验,耐电压性试验等。
2. 术语
无
3．规范性引用文件
无
4．流程
4.1 弯曲疲劳试验：将方向盘固定在花键轴上，用螺母固定，将方向盘大圆弧12点部位置
于两气缺推头中间，接通气源和电源,按照客户的要求施加载荷和频率,如图一所示。
图一图二
4.2 扭转疲劳试验：将方向盘固定在定位孔上,用螺母固定,用夹具把方向盘大圆弧12点部
位固定在气缺推头上,接通气源和电源,按照客户的要求施加载荷和频率,如图二所示。
4.3 耐磨擦试验：将试验样件固定在专用工装上，按顾客要求,在中平布下悬挂重锤,接通
电源和气源,按要求的频率和行程在试验样件上进行来回磨擦，如图三所示。
图三图四
4.4 喇叭按钮性能试验：将喇叭按钮固定在专用夹具上,连接好电线路,按照顾客的要求,调
整好喇叭按钮行程,按压力,电阻,接通电源和气源,按要求的频率,电流,电压进行试验,如图四所示。
4.5 耐电压性试验：将方向盘固定在专用夹具上,连接好电线路,按照顾客的要求,调整好行
程和电阻,接通电源和气源,按要求的频率,电流,电压进行试验,如图五所示。
图五
5 记录
试验报告。
医学知识之疲劳试验
疲劳试验
疲劳试验介绍：
疲劳试验是检查人体的疲劳程度的实验，通过人体疲劳检测仪对人体的舌面或唾液便可得知pH值，通过pH值得知人体疲劳程度。
疲劳试验正常值：
体能储备≥80%，PH=7.39-7.44
疲劳试验临床意义：
异常结果：疲惫状态PH=7.34-7.38，危险状态PH≤7.33或PH≥7.4 5。
需要检查的人群：出现疲劳体征的人群。
疲劳试验注意事项：
不合宜人群：无
检查前禁忌：休息不良，饮食不当，过度疲劳。
检查时要求：积极配合医生的工作。
伸出舌头或取出唾液，进行p H值检测。
疲劳试验检查过程：
嘱咐被检查人伸出舌头或者取出唾液，使用人体疲劳检测仪进行检查，通过检查得到的pH值进行诊断。
【注意事项】
大家在用药的时候，药物说明书里面有三种标识，一般要注意一下：
1.第一种就是禁用，就是绝对禁止使用。
2.第二种就是慎用，就是药物可以使用，但是要密切关注患者口服药以后的情况，一旦有不良反应发生，需要马上停止使用。
3.第三种就是忌用，就是说明药物在此类人群中有明确的不良反应，应该是由医生根据病情给出用药建议。
如果一定需要这种药物，就可以联合其他的能减轻不良反应的药物一起服用。
大家以后在服用药物的时候，多留意说明书，留意注意事项，避免不良反应的发生。
本文到此结束，谢谢大家!。
疲劳试验简介
疲劳试验（fatigue test）利用金属试样或模拟机件在各种环境下，经受交变载荷循环作用而测定其疲劳性能判据，并研究其断裂过程的试验，即为金属疲劳试验。
1829年德国人阿尔贝特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。
1852～1869年德国人沃勒hler)为研究机车车辆,开始以15次／分的频率对车辆部件进行拉伸疲劳试验，以后又用试样以72次/分的频率在旋转弯曲疲劳试验机进行旋转弯曲疲劳试验，他的功绩是指出一些金属存在疲劳极限，并将疲劳试验结果绘成应力与循环周次关系的S-N曲线（图1），又称为W hler曲线。
1849年英国人古德曼首先考虑了平均应力不为零时非对称载荷下的疲劳问题，并提出耐久图，为金属制件的寿命估算和安全可靠服役奠定理论基础。
1946年德国人魏布尔对大量疲劳试验数据进行统计分析研究，提出对数疲劳寿命一般符合正态分布（高斯分布），阐明疲劳测试技术中应采用数理统计。
60年代初，从断裂力学观点分析金属疲劳问题，进一步扩大了疲劳研究内容。
近年来，由于电液伺服闭环控制疲劳试验机的出现以及近代无损检验技术、现代化仪器仪表等新技术的采用，促进了金属疲劳测试技术的发展。
今后应着重各种不同条件(特别是接近服役条件)下金属及其制件的疲劳测试技术的研究。
试验种类和判据金属疲劳试验种类很多，通常可分为高周疲劳、低周疲劳、热疲劳、冲击疲劳、腐蚀疲劳、接触疲劳、声致疲劳、真空疲劳、高温疲劳、常温疲劳、低温疲劳、旋转弯曲疲劳、平面弯曲疲劳、轴向加载疲劳、扭转疲劳、复合应力疲劳等。
应根据金属制件的服役（工作）条件来选择适宜的疲劳试验方法，测试条件要尽量接近服役条件。
进行金属疲劳试验的目的在于测定金属的疲劳强度（抗力），由于试验条件不同，表征金属疲劳强度的判据（指标）也不一样。
高周疲劳：高周疲劳时，金属疲劳强度判据是疲劳极限 (或条件疲劳极限)即金属经受“无限”多次(或规定周次)应力循环而不断裂的最大应力，以σr表示，其中γ为应力比，即循环中最小与最大应力之比。
疲劳实验
1 （3× 392+5× 382+4× 372+1× 362）=380MPa 13
图 2 增减法测定疲劳极限试验过程 （2） S-N 曲线的测定
测定 S-N 曲线（即应力水平-循环次数 N 曲线）采用成组法。至少取五级应力水平，
各级取一组试件，其数量分配，因随应力水平降低而数据离散增大，故要随应力水平降低而 增多，通常每组 5 根。升降法求得的，作为 S-N 曲线最低应力水平点。然后以其为纵坐标， 以循环数 N 或 N 的对数为横坐标，用最佳拟合法绘制成 S-N 曲线，如图 3 所示。
到试样 3 上，同时载荷传感器 4，应变传感器 5 和位移传感器 6 又把力、应变、位移转化成 电信号， 其中一路反馈到伺服控制器中与给定信号比较， 将差值信号送到伺服阀调整作动器 位置，不断反复此过程，最后试样上承受的力（应变、位移）达到要求精度，而力、应变、 位移的另一路信号通入读出器单元Ⅳ上，实现记录功能。
金属疲劳试验
一、实验目的
1. 了解疲劳试验的基本原理； 2. 掌握疲劳极限、S-N 曲线的测试方法； 3. 观察疲劳失效现象和断口特征
二、实验原理
1. 疲劳抗力指标的意义
目前评定金属材料疲劳性能的基本方法就是通过试验测定其 S-N 曲线（疲劳曲线）， 即建立最大应力 σmax 或应力振幅 σa 与相应的断裂循环周次 N 之间的曲线关系。不同金属材 料的 S-N 曲线形状是不同的，大致可以分为两类，如图 1 所示。其中一类曲线从某应力水 平以下开始出现明显的水平部分，如图 1（a）所示。这表明当所加交变应力降低到这个水 平数值时， 试样可承受无限次应力循环而不断裂。 因此将水平部分所对应的应力称之为金属 的疲劳极限，用符号 σR 表示（R 为最小应力与最大应力之比，称为应力比）。若试验在对 称循环应力（即 R=-1）下进行，则其疲劳极限以 σ-1 表示。中低强度结构钢、铸铁等材料的 S-N 曲线属于这一类。实验表明，黑色金属试样如经历 107 次循环仍未失效，则再增加循环 次数一般也不会失效。故可把 107 次循环下仍未失效的最大应力作为持久极限。另一类疲劳 曲线没有水平部分，其特点是随应力降低，循环周次 N 不断增大，但不存在无限寿命，如 图 1（b）所示。在这种情况下，常根据实际需要定出一定循环周次（108 或 5× 107…）下所 对应的应力作为金属材料的“条件疲劳极限”，用符号 σR(N)表示。
疲劳试验标准
疲劳试验标准疲劳试验是一种用来评估材料、构件或结构在受到循环载荷作用下的耐久性能的试验方法。
疲劳试验标准的制定对于保障产品的安全性和可靠性具有重要意义。
本文将对疲劳试验标准的相关内容进行介绍和分析。
疲劳试验标准的制定是为了规范和统一疲劳试验的操作方法、试验条件、试验程序和试验结果的评定方法，从而保证试验结果的可靠性和准确性。
疲劳试验标准通常包括试验目的、试验范围、试验装置、试验样品的制备和标记、试验条件、试验程序、试验结果的评定方法等内容。
首先，试验目的是疲劳试验标准的核心之一。
试验目的的明确定义了试验的意义和目标，为制定合理的试验方案和评定试验结果提供了依据。
其次，试验范围是指适用于该标准的材料、构件或结构的范围，包括试验对象的材料、尺寸、形状和使用条件等方面的要求。
试验范围的确定对于保证试验的可行性和有效性至关重要。
试验装置是进行疲劳试验的重要工具，其设计和选择应符合试验标准的要求，保证试验过程中载荷的施加、试样的固定和试验数据的采集等工作能够顺利进行。
试验样品的制备和标记应符合标准的要求，以保证试验结果的可比性和可靠性。
试验条件是指试验过程中施加的载荷类型、幅值、频率、温度、湿度等环境条件，试验程序是指试验过程中各个环节的操作步骤和要求。
试验条件和试验程序的合理设计和执行对于获得可靠的试验结果至关重要。
试验结果的评定方法是对试验数据进行处理和分析，从而得出对试验样品耐久性能的评价和判定。
总的来说，疲劳试验标准的制定是为了保证疲劳试验的科学性、准确性和可靠性。
只有严格遵守疲劳试验标准的要求，才能得到具有参考价值的试验结果，为产品的设计、制造和使用提供可靠的依据。
因此，对于从事疲劳试验工作的科研人员和工程技术人员来说，熟悉和掌握疲劳试验标准是至关重要的。
希望本文对疲劳试验标准的相关内容进行了清晰的介绍和分析，能够为相关领域的研究和实践工作提供一定的参考和帮助。
第八章 金属疲劳试验
第八章金属疲劳试验1、实际工作中的许多机件均是在变动载荷下工作的。
2、失效形式：主要为疲劳断裂，占80％以上。
3、表现为突然断裂，危害极大。
无论材料为韧材还是脆材均表现为突然断裂。
第一节金属疲劳现象及特点一、变动载荷和循环应力变动载荷是引起疲劳破坏的外力，所以有必要在研究疲劳时首先研究变动载荷的特点和表示方法。
1、定义：是指载荷大小，甚至方向均随时间变化的载荷。
2、分类：分循环应力：大小或大小和方向随时间变化按一定规律呈周期性变化。
交变应力：载荷大小、方向均随时间作周期性变化。
重复载荷：载荷大小呈周期性变化，但方向不变。
随机变动应力：载荷大小、方向呈无规则随机变化。
3、循环应力表示的表示方法：常用以下几个参量来表示：最大应力；最小应力；平均应力；应力半幅；应力循环对称系数（应力比）r(R)。
见上图。
4、常见的几种循环应力有：对称循环应力（r=-1）；脉动应力（r＝0；r＝－∞）；波动应力（0<r<1）；不对称交变应力r<0。
见上图。
二、疲劳试验的分类及特点1、分类金属机件或构件在变动应力和应变长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂现象称为疲劳。
可以按不同方法进行分类：按照应力状态不同可分为：弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳及复合疲劳。
按环境和接触情况不同可分为：大气疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳、接触疲劳。
按断裂寿命和应力高低不同可分为（经常采用此方法）：）>105，属低应力疲劳。
高周疲劳：循环周次（Nf低周疲劳：循环周次102～105，高应力疲劳或应变疲劳2、疲劳断裂的特点疲劳断裂与静载荷断裂或一次冲击加载断裂相比，具有以下特点：①疲劳断裂是低应力循环延时断裂，即具有寿命的断裂。
②疲劳断裂是突然断裂，即脆性断裂。
断裂前没有明显的征兆。
③对缺陷（缺口、裂纹及组织缺陷）十分敏感。
三、疲劳宏观断口特征疲劳断裂和其它断裂一样，其断口上保留了整个断裂过程的所有痕迹，记载着很多断裂信息，具有明显的特征；这些特征还受材料性质、应力状态、应力大小及环境因素影响。
疲劳试验方法_标准_概述说明以及解释
疲劳试验方法标准概述说明以及解释1. 引言1.1 概述疲劳试验方法是一种重要的工程实验方法，用于评估材料或构件在循环加载条件下的耐久性和可靠性。
在现代工程设计和材料科学领域，疲劳试验方法被广泛应用于各种应用中，如航空航天、汽车制造、机械工程等。
通过模拟真实使用环境下的循环负载，疲劳试验可以揭示材料和构件在长时间使用过程中存在的弱点和故障机理。
1.2 文章结构本文将详细介绍疲劳试验方法及其标准，并对其进行解释和讨论。
文章由引言、疲劳试验方法、疲劳试验标准、疲劳试验概述说明、解释与讨论以及结论等部分组成。
引言部分将给出关于疲劳试验方法的整体概述，并简单介绍文章结构。
1.3 目的本文旨在提供对疲劳试验方法及其标准的全面理解。
通过对常见的疲劳试验方法和标准进行介绍和解析，读者将了解到选择适当的疲劳试验方法的考虑因素，以及疲劳试验标准的重要性和作用。
此外，本文还将详细说明疲劳试验的基本原理和过程概述，以及分析疲劳试验结果、对不同标准进行疲劳试验比较和解读疲劳断口特征及其含义的常用方法。
最后，通过总结疲劳试验方法和标准的重要性，并对未来发展进行展望，希望能够促进相关领域的研究与应用。
（文章正文内容根据实际需求填写即可）2. 疲劳试验方法2.1 定义和背景疲劳试验方法是用于评估材料、结构或设备在重复加载下的耐久性能的实验方法。
疲劳是指物体在反复循环载荷作用下逐渐损坏的现象，它可能导致结构失效或材料断裂。
疲劳试验方法旨在模拟实际使用条件下的循环荷载以确定材料或结构的疲劳极限、寿命和可靠性。
2.2 常见的疲劳试验方法常见的疲劳试验方法包括：- 轴向拉压疲劳试验：通过施加轴向拉力或压力来对材料进行循环加载，以评估其抗拉/压疲劳性能。
- 弯曲疲劳试验：施加弯曲力以模拟结构在实际使用中所受到的曲度变化，并评估材料或结构的抗弯曲疲劳性能。
- 扭转疲劳试验：通过扭转加载对材料进行循环应变，以评估其抗扭转疲劳性能。
- 振动疲劳试验：通过施加振动载荷模拟实际使用条件下的震动环境，评估材料或结构的抗振动疲劳性能。
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1
事 故 发 展 过 程
疲劳 失效 断裂 事故
2
科研与生产应用
鞋跟冲击疲劳试验机 (连续冲击) HK-5305A
3
塑料疲劳的根本原因
塑料具有粘弹性
在交变的应力作用下，分子链形变总是滞后于应力， 产生内摩擦生成大量热，导热不良又使热量积累导 致材料升温，引起材料局部软化、熔融等，试样的 内部缺陷、内部缩孔、表面划伤、缺口、粗糙等都 易导致疲劳破坏
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试样
模塑成型和机械加工 而成。 使加工中发热量最小， 表面光洁。
在打磨时，必须沿着 试样的纵向方向，以 磨去细小的刻痕或划 痕。
12
试验步骤
试验机的调整。 按试验要求，对试样施加一静载荷，调整偏心重锤的偏心 度，施加最大动载荷。计数器调零，开动试验机 动载荷 循环次数104 105 106 107
7
疲劳试验分类
根据施加负荷的方式
拉压、弯曲、扭转、冲击、组合应力等试验方法
根据施加的应力大小和产生的应变大小
分为应力振幅一定和应变振幅一定以及变动的应 力和应变的试验方法
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疲劳试验参照标准
塑料的疲劳试验 参照ASTM（美国材料试验协会）ASTM D671-71恒定 力振幅法测定塑料弯曲疲劳的标准。
试验温度
一般情况下，试验应在标准试脸室温度下进行。
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试验步骤
把准备好的试样夹入试验机的上、下夹持器中，试样两端 在夹持器中的长度各为30mm 试样不得夹得过紧，以免试样在夹持部位出现早期损坏 调整试验机的偏心机构和上夹持器，使两夹持器的最小间 距为25mm，并使夹持器的最大间距达到工作标距要求的 间距 尽量减少对试样的拉伸时间，施加应变后到调整完毕不能 超过1min
P0 Kt x0
Kt为试样的弹性常数，表示了试样的刚性N/mm x0为试样的挠度，mm。
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根据所需的应力，对试样施加负荷大小的计 算如下： 2
施加于试样上的负荷
Sb0 d P 6 L0
b0为三角形试样的底边长度，A型为20.6mm，B 型为19.1mm S为所需要的循环应力，N/mm； d试样的厚度，mm。 L0为试样的跨度， A型为31.8mm B型为57.2mm 将A型、B型试样的尺寸代入，上式可简化为
橡胶的疲劳试验 参照国家标准GB1688-86介绍硫化橡胶伸张疲劳试验。
9
（1）塑料的疲劳试验测试原理
试验设备 机架 固定夹具 弹簧板 千分表 弹簧 皮带轮轴 偏心锤等组成 此外，还有计数器，切 止开关，温度计，
10
测试原理 把试样的一端用固定侧夹 具将其夹紧，将另一端固 定在载荷侧夹具上，通过 它使试样弯曲 马达带动皮带轮轴与可变 的旋转偏心重锤联结，由 这个偏心重锤系统产生出 的循环的振幅恒定的应力， 通过载荷侧夹具，施加在 试样上 施加力的大小，可由测定 弹簧形变的千分表来测定。
PA 0.108 Sd
2
PB 0.0557 Sd
2
16
（2）橡胶的疲劳试验
橡胶的疲劳
橡胶承受交变循环应力或应变时所引起的局部结构变化 和内部缺陷的过程。
橡胶的疲劳使橡胶材料的力学性能下降，并最终导致龟裂 或完全断裂。 橡胶的疲劳断裂往往决定着这些制品的使用寿命。橡胶的 疲劳实质是受力和热的作用时橡胶产生老化的现象。
在试验过程中测定试样表面达到稳定的温度。
试样破坏，试验机停止，从读数器上读取循环次数N。 画出S—N图，以每一载荷下几次试验结果的几何平均值N 的对数作横坐标，以循环的最大应力振幅值作纵坐标画出 S—N图。
13
14
计算
在悬臂梁弯曲式的疲劳试验中，偏心重锤振动 产生的力可表示为
偏心重锤样的制备与裁刀同橡胶拉伸性能的测试
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试验条件
试验应变值的选择与使用性能有关，应变值可取伸长50125 %。也可采用较低或较高的应变值，一般选用100 %； 试验频率一般选用250，300，500r/min。也可根据需要选 用其他频率。进行比较时，频率值必须相同
应变次数做伸张疲劳系数时，可根据情况自行选择。例如 5, 10, 15万次。
疲劳破坏的根本原因有待进一步研究
4
疲劳引发不幸事故疲劳所引起的强度下降
1998年6月3目，德国一列高速列车在行驶中突然出 轨造成100多人遇难身亡的严重后果。事后经过调 查人们发现：造成事故的原因竟然是因为一节车厢 的车轮内部疲劳断裂而引起
疲劳引起80~90%的设备损坏
我国神舟飞船使用的是运载火箭，使用的原器件都 是新的，因此不会有因为“老化”、“疲劳”引发 的问题
高分子新材料，收集的疲劳过程数据还很少
5
定义
疲劳 材料在交变的周期性应力或频繁的重复应力作用下，导 致材料的力学性能减弱或破坏的过程称为疲劳。 应力 物体内某点的平面上所受力的大小 最大应力Smax ，最小应力Smin 应变 由于应力的作用而产生的材料的尺寸变化与原始尺寸之 比 最大应变εmax ，最小应变εmin
疲劳的试验方法有
压缩屈挠试验、屈挠疲劳试验、伸张疲劳试验和回转屈 挠疲劳试验。
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硫化橡胶伸张疲劳试验
国家标准GB1688-86 定应变下的疲劳伸张试验
将哑铃状试样在试验机上反复伸张变形直到试样断裂。
反复拉伸变形下，试样产生裂口以至裂口扩展而断裂的现 象称为伸张疲劳
在规定的拉伸应变值下，反复变形到一定次数后，其拉 伸性能测定值与疲劳前拉伸性能测定值之比表示为伸张 疲劳系数 把在一定的静态和周期性动态负荷作用下，材料产生破 坏或断裂所需的时间，常用转动次数表示疲劳寿命。
6
疲劳强度SN 在N次循环时材料疲劳破坏的应力值。 疲劳应变εN 在N次循环时材料疲劳破坏的应变值。 疲劳破坏 材料的刚度下降到规定的值时称为疲劳破坏。 疲劳极限Sf或εf 7 指试样在疲劳试验中经过无数次（一般规定N为10 次） 循环而不破坏的最大应力值或应变值。 疲劳寿命 在规定循环应力或应变下，试样疲劳破坏所经受的应力 或应变循环次数。