金属旋转弯曲腐蚀疲劳试验方法
铝合金 疲劳寿命
铝合金疲劳寿命导言铝合金是一种广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域的重要材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点。
然而，铝合金在使用过程中会受到疲劳加载的影响，导致材料的疲劳寿命降低。
研究铝合金的疲劳寿命对于提高材料的使用性能和安全性具有重要意义。
本文将对铝合金的疲劳寿命进行全面详细的介绍，包括疲劳寿命的定义、影响因素、测试方法以及延长疲劳寿命的措施等内容。
一、疲劳寿命的定义疲劳寿命是指材料在一定的疲劳载荷下，经过一定的循环次数后发生破坏的时间或循环次数。
疲劳寿命是评价材料抗疲劳性能的重要指标，通常用循环次数来表示。
二、影响疲劳寿命的因素2.1 材料性能材料的力学性能、化学成分、晶体结构等因素会直接影响铝合金的疲劳寿命。
高强度、高硬度的铝合金通常具有较短的疲劳寿命，而低强度、柔软的铝合金疲劳寿命相对较长。
2.2 循环载荷循环载荷是指材料在疲劳加载下的变化载荷。
循环载荷的大小、频率和形式都会对铝合金的疲劳寿命产生影响。
高幅值、高频率的循环载荷会加速材料的疲劳破坏，而低幅值、低频率的循环载荷则会延长材料的疲劳寿命。
2.3 表面质量铝合金的表面质量对于疲劳寿命具有重要影响。
表面缺陷、氧化层、油脂等物质会降低铝合金的疲劳寿命。
因此，在制造和使用过程中，应加强对铝合金表面的处理和保护，以提高疲劳寿命。
2.4 环境条件环境条件是指铝合金在使用过程中所处的温度、湿度、腐蚀介质等环境因素。
高温、潮湿、腐蚀介质会加速铝合金的疲劳破坏，降低疲劳寿命。
因此，在设计和使用中应考虑环境条件对疲劳寿命的影响。
三、疲劳寿命的测试方法为了评估铝合金的疲劳寿命，通常采用疲劳试验来进行测试。
以下是常见的疲劳试验方法：3.1 拉伸-疲劳试验拉伸-疲劳试验是将铝合金试样在拉伸加载下进行疲劳测试。
通过在拉伸载荷下进行循环加载，记录试样的应力和应变变化，以评估其疲劳寿命。
3.2 弯曲-疲劳试验弯曲-疲劳试验是将铝合金试样在弯曲加载下进行疲劳测试。
金属疲劳
劳断裂前所经历的应力循环周次越低，反之越高。根据循环
应力σmax和应力循环周次N建立S-N曲线。 由于疲劳断裂时周次很多，所以S-N曲线的横坐标取对数坐 标。
能力知识点2 疲劳极限
当应力低于某值时，材料经受无限次循环应 力也不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲 劳极限，记作σR（R为应力比），就是S-N曲 线中的平台位置对应的应力。 通常，材料的疲劳极限是在对称弯曲疲劳条 件下（R＝－1）测定的，对称弯曲疲劳极限 记作σ-1。
第5单元 金属的疲劳
想一想
人工作久了就会感 到疲劳，难道金属 工作久了也会疲劳 吗？ 金属的疲劳能得到 恢复吗？
金属材料在受到交变应力或重复循环应力时，经一定循环
次数后，往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，
这种现象称为疲劳。
金属“疲劳”一词，最早是由法国学者J-V彭赛（Panelet） 于1839年提出来的。 1850年德国工程师沃勒（A.Woler)设计了第一台用于机 车车轴的疲劳试验机，用来进行全尺寸机车车轴的疲劳试 验。 1871年沃勒系统论述了疲劳寿命和循环应力的关系，提 出了S-N曲线和疲劳极限的概念，确立了应力幅是疲劳破 坏的决定因素，奠定了金属疲劳的基础。
四、疲劳极限的测定
常规试验法
升降法
1.常规试验法
在疲劳试验中，当试样个数有限，工程急需，或 者为了节省费用，不宜进行大量试验时，常常采 用常规试验法。 这种试验方法除了直接为工程设计部门提供疲劳 性能数据外，还可作为一些特殊疲劳试验的预备 性试验。 由于常规试验方法耗费少，周期短，因此得到广 泛采用，其中最简单的是单点法。
疲劳极限与抗拉强度的关系
试验表明，金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极 限也越大。
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。
旋转纯弯曲疲劳试验机检定方法
旋转纯弯曲疲乏试验机检定方法适用范围：本规程适用于旋转纯弯曲疲乏试验机的检定、后续检定和使用中检查。
旋转纯弯曲疲乏试验机重要包括四点受力式旋转纯弯曲劳试验机，悬臂式旋转纯弯曲疲乏试验机以及高温旋转纯弯曲疲乏试验机。
其他类型的旋转弯曲疲乏试验机可参照本规程进行检定。
常用术语：1、力臂长度———支点到加力点之间的距离。
对于四点受力式旋转疲乏试验机，L1和L2相等。
2、耐久极限应力———对应于规定循环次数，是加到试样上而试样没有发生失效的应力范围。
工作原理：弯曲疲乏试验机在工作时，试样旋转并承受肯定弯矩，产生弯矩的力恒定不变且不转动。
试样可装成悬臂，在二点加力；或装成简支梁甲在四点加力口试验一直进行到试样失效或达到预定应力循环次数为止。
重要用途：弯曲疲乏试验机重要用于材料在室不冷不热高温空气中试祥旋转弯曲条件下进行的疲乏特性或疲乏寿命的测定。
结构形式：弯曲疲乏试验机通常由加力系统、驱动系统、循环计数器、加温系统以及安全保护等构成。
计量性能要求：1、加力系统A、左，右夹头土轴同轴度弯曲疲乏试验机夹紧试样时，左、右夹头主轴同轴度为0.02mm。
B、左、右夹头高度差弯曲疲乏试验机夹紧试样时，左、右夹头的高度差不应超过0.1mm。
C、主轴箱动态径向跳动量弯曲疲乏试验机夹紧试样（不加祛码）运转时。
土轴箱施力部位的动态径向跳动量不超过0.06mm。
D、力加载机构①力臂弯曲疲乏试验机力臂长度的扣对误差不超过0.3%。
②初始弯矩弯曲疲乏试验机的初始弯矩应尽可能小，初始弯矩不应大于疲乏试验机zui大弯矩的}10%。
③弯矩重复性和对误差弯曲疲乏试验机从zui大弯矩的10%开始，至疲乏试验机zui大弯矩，其弯矩示值相对误差不大于1%。
④弯矩示值相对误差弯曲疲乏试验机从zui大弯炬的10%开始，至疲乏试验机zui大弯矩，其弯矩示值相对误差的zui大允许值为1%。
⑤左、右弯矩相对误差左右两边施加弯矩的疲乏试验机，其左、右弯矩应相等，左、右弯矩相对误差不应超过单边弯矩标称值的1%。
金属疲劳试验
金属疲劳试验主讲教师: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。
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σα与其相应的断裂循环周次N之间的关系曲线。
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。
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。
对这一类材料在测试其疲劳极限时，不可能做到无限次应力循环，而试验表明，这类材料在交变应力作用下，如果应力循环达到107周次不断裂，则表明它可承受无限次应力循环也不会断裂，所以对这类材料常用107周次作为测定疲劳极限的基数。
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。
2．S-N 曲线的测定(1) 条件疲劳极限的测定测试条件疲劳极限采用升降法，试件取13根以上。
每级应力增量取预计疲劳极限的5％以内。
第一根试件的试验应力水平略高于预计疲劳极限。
根据上根试件的试验结果，是失效还是通过（即达到循环基数不破坏）来决定下根试件应力增量是减还是增，失效则减，通过则增。
直到全部试件做完。
第一次出现相反结果（失效和通过，或通过和失效）以前的试验数据，如在以后试验数据波动范围之外，则予以舍弃；否则，作为有效数据，连同其他数据加以利用，按下列公式计算疲劳极限：()11n R N i i i v m σσ==∑ 1式中m——有效试验总次数；n—应力水平级数；—第i级应力水平；—第i级应力水平下的试验次数。
iso 1143金属材料旋转弯曲疲劳试验方法
iso 1143金属材料旋转弯曲疲劳试验方法
ISO 1143是一项关于金属材料旋转弯曲疲劳试验方法的国际标准。
该标准的目的是确定金属材料在旋转弯曲载荷下的疲劳强度和寿命。
金属材料旋转弯曲疲劳试验是一种常用的测试方法，用于评估金属材料在不断施加旋转弯曲载荷下的耐久性能。
这种试验方法可以模拟材料在实际使用过程中受到的循环载荷，如摩擦、振动和机械应力等。
根据ISO 1143标准，进行金属材料旋转弯曲疲劳试验的基本步骤如下：
1. 根据试验要求，选择适合的试验设备和样品。
确保样品具有规定的几何形状和尺寸。
2. 在试验设备上安装好样品，并根据标准规定的试验频率和幅值施加旋转弯曲载荷。
载荷的施加应符合标准的要求，并确保载荷的稳定性和准确性。
3. 进行预先设定的试验循环数或持续时间。
循环数和持续时间的设定应根据材料的特性和试验要求确定。
4. 在试验过程中，记录样品的应变和载荷数据。
这些数据可以用于分析材料的疲劳性能和寿命。
5. 在试验完成后，对样品进行质量评估和疲劳寿命分析。
根据需要，可以对样品进行断口分析、金相观察和硬度测试等。
通过ISO 1143金属材料旋转弯曲疲劳试验方法的应用，我们可以评估金属材料在循环载荷下的耐久性能，并为设计和生产过程提供相关数据参考。
这可以帮助我们选择合适的材料，预测材料的使用寿命，优化产品设计，以及改进相关工艺和制造过程。
常用大轴材料旋转弯曲疲劳行为研究
常用大轴材料旋转弯曲疲劳行为研究
本文旨在研究常用大轴材料的旋转弯曲疲劳行为。
研究目标是：
一、常用大轴材料的旋转弯曲疲劳行为；
1、疲劳强度因子：包括材料疲劳强度因子和载荷应力；
2、旋转弯曲：研究该类材料在旋转弯曲疲劳下的性能；
3、失效机理：探讨材料旋转弯曲疲劳失效机理。
二、实验设计：
1、试验材料：选取45钢和20#碳钢两种材料；
2、试验装置：采用可加载的转轮机构，不断改变不同的作用转矩；
3、试验方法：进行精细的恒载荷实验，不断重复拉力过程，测量启动和断裂时的应力应变关系；
三、主要结论：
1、常用大轴材料的旋转弯曲疲劳行为：随着旋转弯曲疲劳应力的增加，45钢平均疲劳强度值大于20#碳钢；
2、旋转弯曲：采用恒载荷实验发现，45钢抗旋转弯曲疲劳更强，且当应力等级大于材料设计疲劳强度值时，45钢容易发生断裂，20#碳钢则需要较高应力才能发生断裂；
3、失效机理：通过实验发现，45钢采用旋转弯曲疲劳时容易产生破坏，主要失效机理为疲劳断裂；20#碳钢的旋转弯曲疲劳产生的断裂主要为脆性断裂。
综上，本文以实验方法，研究了45钢和20#碳钢这两种常用大轴材料在旋转弯曲疲劳载荷作用下的性能。
研究表明：在旋转弯曲疲劳加载下，45钢具有更高的工作疲劳寿命，而20#碳钢则具有较高的抗疲劳强度。
结合实测数据，可为相关设计和应用提供重要参考。
金属材料疲劳试验旋转弯曲方法
金属材料疲劳试验旋转弯曲方法金属材料疲劳试验旋转弯曲方法是一种常用的疲劳试验方法，旨在评估金属材料在不同应力水平下的疲劳寿命和破坏机理。
本文将介绍旋转弯曲试验的原理、实验装置、实验步骤和一些应注意的问题。
旋转弯曲试验的原理是通过在金属试样上施加交变弯曲载荷，使其产生疲劳破坏。
与拉伸、压缩等加载方式相比，弯曲加载更接近实际工作条件下的应力状态，因此旋转弯曲试验更加符合实际应用。
通过控制试样的几何尺寸和加载条件，可以得到金属材料在一定应力水平下的疲劳寿命和疲劳曲线。
实验装置的主要组成部分包括试样夹持装置、负载装置和数据采集系统。
试样夹持装置通常采用夹具或夹具+滚动装置的方式，以确保试样在加载过程中不产生滑动。
负载装置通过电机驱动试样产生旋转弯曲载荷，可利用电机的控制系统调节载荷大小和频率。
数据采集系统用来记录试验过程中的试样应变和载荷变化，以便后续分析。
旋转弯曲试验的实验步骤如下：1.准备试样：根据实验要求，根据标准规范或自定义设计制作试样。
试样的几何形状和尺寸要符合实验要求，通常为长条形或圆柱形。
2.安装试样：将试样固定在试样夹持装置中，并确保试样的几何形状和尺寸不会发生变形或损坏。
3.设置实验参数：根据实验目的和要求，设置加载频率、载荷幅值和载荷比等参数，可以在实验中逐步增加载荷或设置不同的载荷比，以得到不同应力水平下的疲劳寿命和曲线。
4.开始实验：启动负载装置，使试样产生旋转弯曲载荷。
在实验过程中，连续记录试样的应变和载荷变化，并查看试样的破坏情况。
5.终止实验：当试样出现破坏或达到预设的实验次数时，停止负载装置，结束实验。
记录试样的破坏形态和位置，以便进一步分析。
在进行旋转弯曲试验时，还需要注意以下几个问题：1.试样的几何尺寸和材料特性应符合实验要求，避免试样在实验加载过程中出现松动、变形或损坏的情况。
2.实验过程中要及时记录试样的应变和载荷变化，以便后续分析。
可以使用应变计、力传感器等装置进行实时监测和数据采集。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属旋转弯曲腐蚀疲劳试验方法
金属旋转弯曲腐蚀疲劳试验方法是一种用于评估金属材料在复杂应力和腐蚀环境下的疲劳寿命的实验方法。
以下是一种常见的金属旋转弯曲腐蚀疲劳试验方法的步骤：
1. 材料制备：选择所需的金属材料，并按照要求进行切割和加工，以获得所需的试样形状和尺寸。
2. 制备腐蚀液：根据试验要求，制备适当的腐蚀液。
腐蚀液的组成和性质应与实际使用环境相匹配。
3. 设置试验装置：将试样安装在旋转弯曲疲劳试验机的夹紧装置上，并调整试验装置以施加适当的应力和频率。
4. 施加载荷：根据试验要求，施加旋转弯曲载荷，并控制载荷大小和频率，以模拟实际工作条件下的应力。
5. 进行腐蚀：将试样浸泡在事先制备好的腐蚀液中，并控制腐蚀液的温度和浸泡时间，以模拟实际使用环境。
6. 记录数据：在试验期间记录金属试样的应力、位移和腐蚀情况等数据，并持续监测试样的疲劳寿命。
7. 分析结果：根据试验数据的分析结果，评估金属材料的疲劳性能和抗腐蚀性能，并绘制相关的曲线和图表。
通过金属旋转弯曲腐蚀疲劳试验方法，可以评估金属材料在实
际工作环境下的耐久性和可靠性，为材料的应用和设计提供指导和参考。