金属疲劳试验方法

1、铝合金疲劳实验李慕姚1351626一、实验目的1 .观察疲劳失效现象和断口特征。2 . 了解测定材料疲劳极限的方法。二、实验设备1 .疲劳试验机。2 .游标卡尺。三、实验原理及方法在交变应力的应力循环中，最小应力和最大应力的比值m inr= max （2-16 ）1称为循环特征或应力比。在既定的下，若试样的最大应力为b max,经历N1次而把N0 = 10 7称为循环基数。有色金属的 S-N曲线在N>5 X108时往往仍未趋于水平，通常规定一个循环基数 No,例如取No=10 8,把它对应的最大应力作为“条件”持久极限。图2-31 疲劳试验曲线图工程问题中，有时根据零件寿命的要求，在规定

2、的某一循环次数下，测出max ,并称之为疲劳强度。它有别于上面定义的疲劳极限。用旋转弯曲疲劳实验来测定对称循环的疲劳极限（7 -1.设备简单最常使用。各 类旋转弯曲疲劳试验机大同小异，图2-32为这类试验机的原理示意图。试样1 的两端装入左右两个心轴2后，旋紧左右两根螺杆3。使试样与两个心轴组成 一个承受弯曲的“整体梁”上，它支承于两端的滚珠轴承4上。载荷P通过加力架作用于“梁”上，其受力简图及弯矩图如图 2-33所示。梁的中段（试样）1为纯弯曲，且弯矩为 M= % Pa。“梁”由高速电机6带动，在套筒7中高速旋 转，于是试样横截面上任一点的弯曲正应力，皆为对称循环交变应力，若试样 的最小直径

3、为dmin,最小截面边缘上一点的最大和最小应力为MdminMdmin4 式中I= 64 d min。试样每旋转一周，应力就完成一个循环。试样断裂后，套筒压 迫停止开关使试验机自动停机。这时的循环次数可由计数器8中读出。四、实验步骤(1 )测量试样最小直径dmin ；(2)计算或查出K值；(3)根据确定的应力水平。'(4)将试样安装于套筒上，拧紧两根连接螺杆，使与试样成为一个整体;(5)试样断裂或记下寿命N,取下试样描绘疲劳破坏断口的特征。五、实验结果处理1dmin =10mm2应力-时间图可编辑10000Sec3应力应变曲线-0.003-0.002-0.0010.0000 0010.0

4、020.003Strain4 S-N曲线1 * t* *2 * tn180170160150140130120110WO* * * * .，1循环后，发生疲劳失效，则N1称为最大应力为（T max时的疲劳寿命（简称寿命）。 实验表明，在同一循环特征下，最大应力越大，则寿命越短；随着最大应力的降低，寿命迅速增加。表示最大应力（T max与寿命N的关系曲线称为应力-寿命曲线或S-N曲线。碳钢的S-N曲线如图2-31所示。从图线看出，当应力降到某一极限值山时，S-N曲线趋近于水平线。即应力不超过"时，寿命N可无限增大。称为疲劳极限或持久极限。下标 r表示循环特征。实验表明，黑色金属试样如经历 101 * * * * * 7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（T r。I I II_II I i |-II vI-I I