隨著(zhù)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，許多金屬零件的設計疲勞壽命逐漸增加。金屬材料的高周疲勞行為已成為一項研究重點(diǎn)。金屬疲勞，是機器、車(chē)輛或結構的金屬零件因反復施加應力或載荷而引起的弱化狀態(tài)，最終導致斷裂。因此，為了確保機器、車(chē)輛等的質(zhì)量，需要對其零件進(jìn)行疲勞檢測。
超聲波疲勞測試是機械測試的一種特殊形式，通過(guò)對金屬試樣或結構施加周期性載荷來(lái)執行。這些測試可用于生成疲勞壽命和裂紋擴展數據，確定關(guān)鍵位置或證明可能易疲勞的結構的安全性。從試樣到大型測試物品（如汽車(chē)和飛機）的各種金屬組件都進(jìn)行疲勞測試。通過(guò)超聲波疲勞試驗機進(jìn)行金屬的疲勞試驗，不僅能比傳統的疲勞試驗節省更多的時(shí)間，提高效率，而且能夠準控制試驗的精度，提高試驗的準性。
一、疲勞測試的類(lèi)型
疲勞測試包括以下類(lèi)型，這些類(lèi)型根據所施加載荷的形式，環(huán)境因素等進(jìn)行分類(lèi)。
1.拉伸壓縮疲勞試驗：
通過(guò)結合使用拉力，卸載和壓縮來(lái)評估抵抗循環(huán)應力的耐力（疲勞強度）。
2.高周疲勞測試：
在大約1-5000 Hz的頻率下進(jìn)行正常疲勞測試。高周疲勞測試通過(guò)測量材料對施加相對大量的恒定振幅直接應力循環(huán)的抵抗力來(lái)確定材料的疲勞強度。這種疲勞試驗往往與彈性狀態(tài)下的載荷有關(guān)，并持續進(jìn)行到試樣*分離或達到預定數量的載荷循環(huán)而沒(méi)有試樣失效為止。
通過(guò)超聲波疲勞試驗機，可以對金屬零件進(jìn)行高效的高周疲勞試驗。與傳統的疲勞試驗機相比，能夠提高幾十倍的測試效率。
3.低周疲勞測試：
疲勞測試，使用慢應變率，頻率小于10 Hz。低周疲勞測試通常運行緩慢，只有相對較短的失效周期。該測試的特點(diǎn)是高振幅，低頻塑性應變，通常在高溫下進(jìn)行。
4.Gigacycle疲勞測試：
疲勞測試，在短時(shí)間內通過(guò)超聲波振動(dòng)等施加大約10的九次方個(gè)循環(huán)甚至更多。
二、疲勞測試過(guò)程
低循環(huán)疲勞和高循環(huán)疲勞測試過(guò)程可測量材料承受反復載荷循環(huán)的能力。可以在變化的負載，速度和溫度下執行測試。測試結果有助于預測可能在這些類(lèi)型的苛刻條件下暴露的材料和零件的壽命。在選擇或驗證材料時(shí)，通常會(huì )執行疲勞測試來(lái)表征材料特性。
高循環(huán)疲勞測試和低循環(huán)疲勞測試都使用循環(huán)載荷來(lái)評估材料的使用壽命，這些材料會(huì )承受應變和應力波動(dòng)的情況，這可能會(huì )導致破裂或斷裂。這些測試對于確保產(chǎn)品安全非常有價(jià)值，尤其是在故障可能導致嚴重傷害或重大損壞的行業(yè)中。
三、常見(jiàn)金屬疲勞試驗
在工業(yè)應用中使用廣泛的金屬之一是鋁及其合金。它是僅次于鋼鐵的第二種廣泛生產(chǎn)的金屬。鋁合金經(jīng)常被用于現代工業(yè)，如今，超過(guò)40％的航空航天零件是由這些合金制成的。因此，對鋁及鋁合金進(jìn)行疲勞試驗特別重要。將鋁材料進(jìn)行工業(yè)應用意味著(zhù)機械負載和腐蝕的結合，從而導致應力集中和材料破壞。開(kāi)展鋁及鋁合金的疲勞試驗的主要目的是，尚未開(kāi)展有關(guān)在常規和超聲測試下，預腐蝕對疲勞強度的影響航空鋁合金。
鎂合金是具有高比重的材料強度和阻尼能力。它們還具有良好的鑄造性，易于回收。它們的延展性有限，易氧化且相對極限強度低，目前受到限制，其廣泛的應用。鎂合金的研究主要集中在耐腐蝕性、爬行電阻和疲勞壽命耐久性。
對于輕金屬，已知沒(méi)有真正的疲勞限制。然而，當前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的疲勞壽命大約10的八次方個(gè)周期，渦輪發(fā)動(dòng)機部件疲勞壽命大約在10的九次方甚至10的十次方個(gè)周期。傳統疲勞機來(lái)進(jìn)行這樣的實(shí)驗會(huì )非常耗時(shí)，但是如果使用頻率為20kHz的超聲疲勞測試，進(jìn)行10的八次方個(gè)循環(huán)大約兩個(gè)小時(shí)即可到達。
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更新時(shí)間：2024-03-27 
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