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英斯特朗如何应对高周疲劳测试中的挑战

时间:2020-06-17 14:54来源:金利仪器 作者:金利仪器 点击:
英斯特朗如何应对高周疲劳测试中的挑战 为了精确地估算材料结构和零部件的疲劳寿命,疲劳试验是有限元仿真分析的重要指标之一。高周疲劳是指材料在低于其屈服强度的循环应力作用下,经非常多次的循环后而产生的疲劳,其是疲劳测试中最常见的一类,它通常具有
  

       英斯特朗如何应对高周疲劳测试中的挑战

       为了精确地估算材料结构和零部件的疲劳寿命,疲劳试验是有限元仿真分析的重要指标之一。高周疲劳是指材料在低于其屈服强度的循环应力作用下,经非常多次的循环后而产生的疲劳,其是疲劳测试中最常见的一类,它通常具有以下几个特点:
 
       ► 载荷控制,在弹性极限内加载
       ► 载荷比>0
       ► 在一系列不同应力水平下进行测试,得出材料的S/N曲线
       ► 一般通过提高测试频率来提高测试效率,但对温度敏感材料需要考虑温度/频率的平衡
       ► 疲劳周次较高(>105)。但对于疲劳周次>108的疲劳一般归于超高周疲劳,需要采用诸如超声波疲劳方式进行试验以缩短测试时间,一般不采用电液伺服加载方式
 
       英斯特朗的8800系列疲劳试验系统是如何应对的?
 
       如何确保试样上受到的载荷/振幅与施加的一致?
       通过基于加载链刚度的初始PID参数自动设定,完全不需要手动反复调节。只需对样品在弹性段进行一次静态加载/卸载,系统可自动计算出加载链刚度并对所有通道进行PID参数设置,15秒即可完成。此设置可储存以备今后调用,不需要具备高深的材料试验知识也可进行操作。
 
       试验过程中如何进行幅值控制?
       随着试验进行,样品性能发生变化,驱动信号也需要随之而变化。系统配备的数字化 8800MT 控制器带有自适应控制和振幅控制技术,通过连续更新 PID 控制参数优化试验过程,从而符合试样不断变化的刚度特性。
 
       在动态测试条件下需要排除惯性力。如何在试验过程中保证这一点?
       载荷测量一般根据ASTM E4或类似标准,但这只适合静态载荷测量,因为静态试验为匀速加载,不存在惯性力的影响,但是在动态试验中必须考虑惯性力的影响。我们需要测试的载荷是真正施加在样品上的力,英斯特朗的解决方案是在传感器轴心位置加装加速度传感器,将此惯性力测出并消除,这样传感器上的读数就是样品上真正受到的力。而且由于加速度传感器位于载荷传感器轴心,不会产生相位差。
 
      为确保样品的对中度都有哪些举措?
      不同于金属材料,纤维增强复合材料纤维断裂直接导致样品破坏,无屈服现象,不对中将对测试结果影响巨大。在整个实验中要保持样品的对中,除了样品本身和相应夹具的的合理设计以外,拥有可测量并显示对中度的方法和可调整对中度的手段非常重要。英斯特朗疲劳试验系统搭载的AlignPro对中系统能够计算标准样品在受力情况下的弯曲度,显示实时信息并建议如何调整来减小弯曲度(通过松紧对中环上的螺丝可进行调整)。
 
       8800疲劳系统使用的静压轴承作动器的特殊设计能够抵抗侧向力的影响,始终保持作动器活塞的对中。另外,英斯特朗还提供防扭转装置以防止样品在测试力加载下产生扭转,影响对中。
 
       如何解决测试过程中样品温度过高而导致某些对温度敏感的材料特性产生变化的问题?
       对于疲劳测试来说,由于长时间的反复加载会产生热量,若产生的热量大于其表面散发掉的热量,其温度就会升高。而且因为热量是材料内部产生的,采用温度箱等方式无法保持材料恒温。传统的解决方案一般是控制测试速率在一个较低的水平,以控制样品温度处于警戒线之下,但这无可避免地将拉长测试的时间。而英斯特朗的温度自适应控制技术可完全不需人力干预的情况下自动通过样品的温度反馈来调整测试的速率,实现了在保证测试结果准确度的同时,最大程度地推进试验进度。
(责任编辑:金利仪器lyh)
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