疲劳试验及几种试验方法的比较
常见的疲劳试验应用及标准有哪些
常见的疲乏试验应用及标准有哪些疲乏测试疲乏测试有助于确定材料承受循环疲乏载荷条件的本领。
通过设计，材料被选择以充足或超过疲乏测试应用中预期的服务负载。
循环疲乏测试会产生重复的加载和卸载，包含拉伸、压缩、弯曲、扭转或这些应力的组合。
疲乏试验通常以拉伸拉伸、压缩压缩和拉伸压缩加载，然后反向加载。
通常，疲乏测试的目的是确定材料在循环载荷下的寿命，然而，疲乏强度和抗裂性也是通常寻求的值。
材料的疲乏寿命是材料在单一负载情况下可以承受的总循环次数。
常见的疲乏试验应用有哪些？莳植牙疲乏测试|拉力试验机聚合物基复合材料的疲乏试验|拉力试验机低温疲乏试验|拉力试验机金属复合材料的疲乏试验|拉力试验机陶瓷复合材料的疲乏试验|拉力试验机金属的高循环疲乏（HCF）高应变率|拉力试验机硅橡胶的高伸长拉伸和疲乏试验|拉力试验机蜂窝复合材料的疲乏试验|拉力试验机高温下金属的低周疲乏试验|拉力试验机金属链条的静态和疲乏测试应用|拉力试验机橡胶和弹性体疲乏试验机|拉力试验机不锈钢疲乏低温试验|拉力试验机橡胶和弹性体的动态隔振器测试|拉力试验机流体动力疲乏试验系统|拉力试验机常见的疲乏试验标准有哪些？ASTMC1368在环境温度下通过恒定应力率强度测试的先进陶瓷的缓慢裂纹扩展参数ASTMC394夹芯材料剪切疲乏试验方法ASTMD3479聚合物基复合材料拉伸拉伸疲乏试验方法ASTMD7774塑料弯曲疲乏性能测试方法ASTME2207薄壁管状试样应变掌控轴向扭转疲乏试验的标准实践ASTME2368应变掌控热机械疲乏测试的标准实践ASTME2714蠕变疲乏测试标准测试方法ASTME466金属材料传导力掌控恒幅轴向疲乏试验的标准实践ASTME467轴向疲乏测试系统中恒幅动态力验证的标准实践ASTME606应变掌控疲乏测试的标准测试方法ASTME647疲乏裂纹扩展率测量标准测试方法ISO14801牙科莳植体骨内牙莳植体的动态负载测试ISO15024纤维加强塑料复合材料单向加强材料模式I层间断裂韧性GIC的测定ISO7206髋关节植入物测试NASM131211航空紧固件拉伸疲乏试验程序。
.热作模具钢热疲劳试验方法
.热作模具钢热疲劳试验方法
热作模具钢热疲劳试验方法主要有以下几种：
1.盐炉循环加热法：将试样在盐浴炉中加热至一定温度后，再在水中冷却，如此反复进行直到试样产生裂纹。
这种方法的缺点是费时间。
2.火焰加热法：试样装在与圆盘连接的支座上，圆盘转动时试样被火焰加热，然后入水冷却。
这种方法的加热温度难以控制。
3.高频感应加热法：这是一种比较理想的加热方法，但具体实施可能因设备和条件而异。
4.等温热疲劳试验法：在某一等效温度下循环加载机械应力，使试样的循环寿命等同于在温度区间循环加热-冷却时的循环次数。
但此法所得到的应力应变情况与实际热疲劳循环有很大不同。
5.Uddeholm法：即自约束热疲劳试验方法，在上下两个温度梯度内循环加热-冷却试样，并根据试样V型缺口处诱导出的裂纹长度情况评定热疲劳性能。
该方法所使用的实验设备成本低，易操作，试样加工简单，实验结果可信度高，但费时费力。
请注意，上述试验方法各有优劣，而且每种试验方法得到的结论可能迥然不同。
因此，为使研究结论更加准确可信，试验必须采用同一试验方法、同一实验装置，尽可能减少外部因素的影响。
另外，在进行热疲劳试验时，还需要注意以下几点：
1.试验前应对试样进行预处理，如去除表面机加工痕迹、抛光等，以消除试样表面因素对试验结果的影响。
2.加热和冷却过程中应保证试样温度均匀，避免出现局部过热或过冷的情况。
3.冷却水的温度应保持稳定，一般控制在10℃以内。
4.试验过程中应记录循环加热与冷却的次数、裂纹出现的循环次数、表面龟裂情况、裂纹长度等信息，以便对热疲劳性能进行评定。
常用的金属材料疲劳极限试验方法
常用的金属材料疲劳极限试验方法疲劳试验可以预测材料或构件在交变载荷作用下的疲劳强度，一般该类试验周期较长，所需设备比较复杂，但是由于一般的力学试验如静力拉伸、硬度和冲击试验，都不能够提供材料在反复交变载荷作用下的性能，因此对于重要的零构件进行疲劳试验是必须的。
MTS 810金属材料疲劳试验的一些常用试验方法通常包括单点疲劳试验法、升降法、高频振动试验法、超声疲劳试验法、红外热像技术疲劳试验方法等。
单点疲劳试验法适用于金属材料构件在室温、高温或腐蚀空气中旋转弯曲载荷条件下服役的情况。
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。
试验所需的疲劳试验机一般为弯曲疲劳试验机和拉压试验机。
升降法疲劳试验升降法疲劳试验是获得金属材料或结构疲劳极限的一种比较常用而又精确的方法，在常规疲劳试验方法测定疲劳强度的基础上或在指定寿命的材料或结构的疲劳强度无法通过试验直接测定的情况下，一般采用升降法疲劳试验间接测定疲劳强度。
主要用于测定中、长寿命区材料或结构疲劳强度的随机特性。
所需试验机一般为拉压疲劳试验机。
高频振动疲劳试验法常规疲劳试验中交变载荷的频率一般低于200Hz，无法精确测得一些零件在高频环境状态下的疲劳损伤。
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。
高频振动试验主要用于军民机械工程的需要。
试验装置通常包括：控制仪、电荷适配器、功率放大器、加速度计、振动台等。
超声法疲劳试验超声法疲劳试验是一种加速共振式的疲劳试验方法，其测试频率（20kHz）远远超过常规疲劳测试频率（小于200Hz）。
超声疲劳试验可以在不同载荷特征、不同环境和温度等条件下进行，为疲劳研究提供了一个很好的手段。
嘉峪检测网提醒超声疲劳试验一般用于超高周疲劳试验，主要针对10^9以上周次疲劳试验。
高周疲劳时，材料宏观上主要表现为弹性的，所以在损伤本构关系中采用应力、应变等参量的弹性关系处理，而不涉及微塑性。
应力疲劳法,应变疲劳法,断裂疲劳法
应力疲劳法,应变疲劳法,断裂疲劳法应力疲劳法、应变疲劳法和断裂疲劳法是材料科学和工程领域中常用的疲劳试验方法。
这些方法可用于评估材料在长期重复加载下的疲劳性能，以及预测材料的寿命。
下面将分别介绍这三种疲劳试验方法及其应用。
一、应力疲劳法应力疲劳法是通过施加周期性的应力加载来评估材料的疲劳性能。
在应力疲劳试验中，材料会在一定的应力水平下进行重复加载，加载过程中记录应力和应变数据。
通过分析应力-应变曲线，可以得到材料的疲劳寿命和疲劳强度。
应力疲劳法可以用于评估金属材料、复合材料和橡胶等各种材料的疲劳性能。
二、应变疲劳法应变疲劳法是通过施加周期性的应变加载来评估材料的疲劳性能。
在应变疲劳试验中，材料会在一定的应变幅值下进行重复加载，加载过程中记录应力和应变数据。
通过分析应力-应变曲线，可以得到材料的疲劳寿命和疲劳强度。
应变疲劳法在评估纤维增强复合材料等材料的疲劳性能时，具有一定的优势。
三、断裂疲劳法断裂疲劳法是通过施加循环加载并观察材料破裂的方式来评估材料的疲劳性能。
在断裂疲劳试验中，材料会在一定的加载循环数下进行重复加载，加载过程中记录应力和位移等数据。
通过分析应力-位移曲线，可以得到材料的疲劳寿命和疲劳强度。
断裂疲劳法适用于评估金属材料、混凝土和岩石等材料的疲劳性能。
这三种疲劳试验方法在实际工程中有着广泛的应用。
例如，在航空航天领域，疲劳性能是评估飞机部件和发动机部件可靠性的重要指标之一。
通过应力疲劳法、应变疲劳法和断裂疲劳法，可以对材料在复杂载荷下的疲劳行为进行研究，提高航空器的安全性和可靠性。
疲劳试验方法还可以应用于材料的研发和设计过程中。
通过对不同材料的疲劳性能进行评估，可以选择合适的材料用于特定的工程应用，提高产品的寿命和可靠性。
同时，疲劳试验方法也可以用于研究材料的疲劳机制和损伤演化规律，为材料的改进和优化提供科学依据。
应力疲劳法、应变疲劳法和断裂疲劳法是评估材料疲劳性能的重要方法。
这些方法可以通过施加不同的加载方式，对材料的疲劳寿命和疲劳强度进行评估，为工程应用和材料设计提供依据。
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、。
混凝土杆件的疲劳试验标准
混凝土杆件的疲劳试验标准一、前言混凝土结构在使用过程中，由于受到外部载荷和环境因素的影响，会产生疲劳损伤。
因此，疲劳试验是混凝土杆件的重要检测手段，也是评估混凝土结构耐久性的重要方法之一。
本文将详细阐述混凝土杆件疲劳试验的标准，以期达到科学、规范、可靠的试验结果。
二、试验对象疲劳试验的对象是混凝土杆件，包括梁、柱、墙等。
试验中应选择典型的杆件进行试验。
试验前应对试件进行外观检查，确保试件表面无明显缺陷和损伤，试件截面尺寸符合设计要求，试件重量稳定等。
三、试验方法疲劳试验的方法有循环荷载试验和冲击荷载试验两种，其中循环荷载试验是常用的试验方法。
循环荷载试验可分为恒幅荷载试验和变幅荷载试验两种。
1. 恒幅荷载试验恒幅荷载试验的试验步骤如下：（1）试验前应将试件安装到试验设备上，并进行调整，确保试件处于水平状态。
试验设备应具有充足的承载能力和稳定性。
（2）进行预加载，即在试件上施加一定的静载荷，使其表面产生一定的弯曲变形，并保持一段时间，以消除试件的初始应力状态。
（3）根据设计要求，施加一定的循环荷载，使试件表面产生弯曲变形，荷载的频率、幅值和荷载历程应符合设计要求。
（4）通过试验过程中对试件的位移、荷载、应变等参数进行监测和记录，以便后续分析。
（5）循环荷载次数达到设计要求后，停止加载，记录试件的破坏模式和破坏荷载。
2. 变幅荷载试验变幅荷载试验的试验步骤如下：（1）试验前应将试件安装到试验设备上，并进行调整，确保试件处于水平状态。
试验设备应具有充足的承载能力和稳定性。
（2）进行预加载，即在试件上施加一定的静载荷，使其表面产生一定的弯曲变形，并保持一段时间，以消除试件的初始应力状态。
（3）根据设计要求，施加一定的变幅荷载，使试件表面产生弯曲变形，荷载的频率、幅值和荷载历程应符合设计要求。
（4）通过试验过程中对试件的位移、荷载、应变等参数进行监测和记录，以便后续分析。
（5）根据设计要求，逐渐增加荷载幅值，直至试件破坏为止。
疲劳寿命试验法和评价法
疲劳寿命试验法和评价法4.4 疲劳寿命试验法和评价法（l ）热循环加速试验和疲劳寿命评价方法作为接合部热循环疲劳强度评价的试验方法，最好使用热循环加速试验，为验证上述采用应力解析方法说明非线性应变振幅和热循环疲劳试验对接合部疲劳寿命的关系，利用非线性应变振幅施行的接合部热循环疲劳试验结果由图4.9 表示。
图示说明采用几种不同的条件得到的疲劳寿命结果差不多在相同的直线上，评价应力应变首先要正确评价各试验区间（温度变化和温度保持）对蠕变的影响，同时还需考虑焊料材料的温度依存性。
在材料的时间依存性和温度依存性正确评价的基础上，利用接合部生存的非线性应变振幅，再根据Coffin-Manson 法则得到接合部的热疲劳强度，热疲劳强度评价公式见下面。
1/2(/)(4)m Nf eqin o εε-=∆∆----------这里的Nf 表示接合部的疲劳寿命，△εeqin 是根据材料的时间依存性和温度依存性评价后得到的接合部非线性等效应变振幅。
用热循环疲劳实验可以减少表示强度特性的△εeo 、m 系数，这是试验时需注意的一点。
（2）机械性疲劳试验和疲劳寿命评价方法在研究接合部热疲劳寿命时，常用热冲击试验机进行循环试验，但是热冲击试验机的高温、低温保持时间比较容易控制，由高温到低温或由低温到高温的温度变化时间较难控制，因焊料接合部形状的不同有时要实行不同的疲劳寿命试验，就需改变试验温度等级，原来设定的高温侧温度为125℃-150℃ ，针对使用温度20℃-80℃ 的共晶焊料（熔点183℃）这样对上面的热循环试验条件有必要重新考虑。
热循环试验存在的问题是，对接合部采用的是热疲劳寿命加速试验，很少采用作为实际使用时的模拟试验。
另外，在实际使用场合设计的接合部疲劳寿命最少为10周期（循环），每试验一个周期最短时间为20 分钟，10的周期需要4-5 个月以上的试验时间，这种评价方法化费的代价太大。
在新产品投产期间，投资商所希望的热循环疲劳试验至多1-2 个月。
疲劳试验
• 疲劳：结构物或构件在重复荷载作用下达 到破坏时的应力比其静力强度要低的多。 结构疲劳试验的目的就是要了解在重复荷 载作用下结构的性能和其变化规律。 • 为什么对结构构件 —— 特别是钢筋混凝土 构件的疲劳性能的研究比较重视？
一、疲劳试验项目
结构疲劳试验按试验目的的不同可分为研究性疲 劳试验和检验性疲劳试验两类。 研究性疲劳试验一般包括以下内容：开裂荷载和 开裂情况；裂缝的宽度、长度、间距及其随荷载 重复次数的变化；最大挠度及其变化；疲劳极限； 疲劳破坏特征。 检验性疲劳试验一般包括以下内容：抗裂性能； 开裂荷载、裂缝宽度及开展情况；最大挠度的变 化情况。
（2）疲劳试验的应变测量 动态或静动态应变仪测量。 裂缝测量：裂缝的开始出现和微裂缝的宽度很重要。 目前利用光学仪器或应变传感器电测。
（3）疲劳试验的挠度测量
（4）疲劳试验的安装 疲劳试验需要连续进行时间很长，振动荷载很大，试件安装及试验过程中需 要充分注意安全措施。 （1）试件安装时，严格对中，保证平稳，尽可能不用分配梁，如需多点加载 可用多个脉冲千斤顶。要在砂浆找平层的强度足够时才能做试验。 （2）试验过程中，要经常巡视，发现隐患，立刻排除。 （3）注意安全防护，设置支架等保护措施。
二、疲劳试验荷载
（一）疲劳试验荷载取值： 疲劳试验的上限荷载Qmax是根据构件在最大标准 荷载最不利组合下产生的弯矩计算而得，荷载下限 根据疲劳试验设备的要求而定。
（二）疲劳试验荷载速度 荷载频率不应使构件和荷载架发生共振，同时 应使构件在试验时与实际工作时的受力状态一致， 为此荷载频率与构件固有频率应满足一定条件：
【思 考 题】
1.列举几个建筑工程中需要考虑振动问题的方面？ 2.结构动载试验主要包括哪三类情况？ 3.测振系统由哪几部分组成？画出仪器组成框图， 并说明各部分的作用？什么是压电效应？ 4.动载试验中产生动荷载的方法有哪几种？ 5.何为结构的动力反应与动力特性？它们有何区别？ 6.结构动力特性试验测定方法有哪三种？简述共振 法的测定原理？ 7.光线示波器的工作原理？
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不同试验方法可靠性分析结果
试验可靠性分析主要用于评价试验方法在重复条件下的可靠程度， 即反映各试验方法的离散程度。
评价指标
四点 梯形 间接 弯曲 悬臂梁 拉伸
变化系数（%） 12.3
劲度模量
采样方差（In psi)
0.01
变化系数（%） 疲劳寿命 采样方差（In
Nf)
98.7 0.282
沥青混合料动态性能参数
表征沥青混合料动态性能参数主要有
回弹 模量
劲度
复合 模量
抗压 强度
影响沥青混合料动态模量因素
影响因素
试验温度的影响
加载力大小与加载 方式
加载频率
试件尺寸
试验温度
• 随温度升高，沥青混合料的劲度 呈降低趋势
加载力与方式 • 荷载越大，动态模量越大
加载频率
•采用的加载频率在1~20Hz • 动态模量随荷载频率的增加而增大
（1）温度 （2）湿度
template only.
（3）沥青的种类和硬度 You may not extract the image for any othe沥青混合料的疲劳试验方法
现象学法进行疲劳试验的方法归纳起来可 以分为四类：
1、实际路面在真实汽车荷载下的疲劳破坏试 验
2、控温精度为0.1℃，控温范围为-20℃~+60℃
间接拉伸疲劳试验方法
加载方式
间接拉伸疲劳试验方法
试件尺寸
直径100mm 高63.5mm
环境条件：
1、沥青混合料小梁试件均在环境温控箱内在试验温度 下养护4小时以上
2、保温室控温范围为2℃-20℃，精度至少为±1℃。
三种试验方法的评价
试件尺寸
• 美国ASTM 要求尺寸高径比1:2 • 我国现行测试方法使用高径比1:1
沥青混合料疲劳力学模型
综合目前的研究成果，沥青路面疲劳特性的研究方法基本可分 为三类：
现象学法
力学近似法
能量法
疲劳破坏的定义
按照传统的定义，材料疲劳破坏的最终结果是 断裂。
美国试验与材料协会（ASTM）公布的“疲劳 试验及数据统计分析术语”将其表述为“材料某 点或若干点承受扰动应力，且在足够多的循环扰 动后形成裂纹或者发生断裂，使得材料发生局部 的或者永久的结构变化的这一发展过程，称之为 疲劳
现象学法
现象学法中，把材料出现破坏的重复应力值称作疲 劳强度，相应的应力重复作用次数称为疲劳寿命。
应力控制
施加荷载（应力）的峰谷值不变
试件完全断裂 表征公式
应变控制
保持挠度或试件底 部应变峰谷值不变
劲度下降到初始劲 度的50%或更低 表征公式
影响沥青路面疲劳寿命的因素
荷载条件
（1）荷载历史 （2）加载速率 （3）施加应力或应变波谱的形式 （4）荷载间歇时间 （5）试验方法和试件形状
影响因素 敏感性
试验 可靠性
合理性
方法 评价
美国SHRP研究计划对这三种试验方 法进行详细的评价，从三个角度
不同试验方法影响因素敏感性分析结果
评价指标
劲度模量 变化百分表
疲劳寿命 变化百分表
影响因 素
沥青种类 沥青含量 集料类型 空隙率 温度 应力水平 沥青种类 沥青含量 集料类型 空隙率 温度 应力水平
沥青混合料小梁试件均在试验温度
下环境温控箱内养护4小时以上,控 温精度为0.1℃，控温范围为20℃~+60℃
四点弯曲疲劳试验方法
梯形悬臂梁疲劳试验方法
加载方式
梯形悬臂梁疲劳试验方法
试件尺寸
粗端55mm×20mm 细端20mm×20mm 长度为250mm
环境条件：
1、沥青混合料小梁试件均在环境温控箱内在试验温度 下养护4小时以上
四点弯 曲
51 0 11 33 84 8 56 50 67 85 99 88
梯形悬 臂梁
29 0 5 24 44 4 58 0 49 80 98 80
间接拉 伸
43 0 27 18 67 0 53 0 45 67 99 76
不同试验方法影响敏感性分析结果
四点弯曲 间接拉伸
梯形悬臂梁弯曲
四点弯曲
梯形悬臂梁弯曲
2、路面结构在模拟汽车荷载作用下的疲劳试 验研究
3、试板试验 4、试验室小型试件的疲劳试验研究
疲劳试验方式汇总
试验 方法
加载形式
四点弯曲
中点弯曲
梯形悬臂 梁
旋转悬臂 10°
单轴
间接拉伸
支承梁 弯曲
应力分布
加载波形
带间隙的半正 弦波
加载频率间 歇时间（次
/s）
1~1.67
应力 状态
单轴向
同上
带间隙的正弦、 三角或方波
疲劳试验及几种试验方法的比较
冉孟竺
内容摘要
1 概述 2 沥青混合料动态特性 3 沥青混合料疲劳力学模型 4 影响沥青路面疲劳寿命的因素 5 沥青混合料的疲劳试验方法
概述
路面疲劳破坏特征
裂缝是疲劳的表现，取决于
荷载水平（应力比或应变比） 重复次数
车辆驶过路面时的受力状况
沥青混合料动态特性
材料性质
环境条件
[ Image information in product
（1）混合料Im劲ag度e : （2）混合N料ot沥e t青o c用us量tomers : This image
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目前我国在通过试验取得材料参数和对沥 青混合料进行性能的研究时，材料试件的 受力状态基本上是静态的，没有考虑材料 在动态荷载下的动态性能。导致路面设计 的两大问题：
试验所得性能与参数不能充分反映行驶中汽车 荷载作用下材料的真实性能
使得设计中的理论弯沉计算值与实测结果不符， 从而不得不在规范中引入一项综合系数来进行 修正
最大1/100
单轴向
带间隙的正弦 三角波形
25或1/100
单轴向
16.67 单轴向
8.33~25.0 单轴向
1.0
双轴向
半正弦
0.75 单轴向
四点弯曲疲劳试验方法
加载方式
四点弯曲疲劳试验方法
成型方法 试件尺寸 环境条件
采用振动轮碾成型设备进行 碾压成型
置于高精度金刚石双面剧内， 采用双面同步切割技术 300mm×50mm×50mm
11.4 0.014 171.8 1.696
19.7 0.015 65.5 0.213
不同试验方法影响可靠性分析结果
对于劲度模量
四点弯曲
可靠性 分析
梯形悬臂梁弯曲
对于疲劳寿命
间接拉伸 四点弯曲
间接拉伸
梯形悬臂梁弯曲
不同试验方法影响合理性分析结果