在现代工程中，众多机件和构件在变动载荷下长期工作，例如曲轴、连杆、齿轮、弹簧、辊子、叶片以及桥梁结构等。这些构件的主要失效模式往往为疲劳断裂。疲劳是指材料或零部件在服役过程中，由于反复承受变动载荷而产生裂纹并逐步扩展，最终导致断裂失效的全过程。变动载荷的大小和方向随时间变化，其在单位面积上的平均值称为变动应力。变动应力可分为循环应力与无规则随机变动应力，循环应力波形常见的有正弦波、矩形波和三角波。
金属材料疲劳测试分类
按应力类型分类
- 高周疲劳试验（以应力为基本控制参数）
- 低周疲劳试验（以应变为基本控制参数）
按温度环境分类
- 室温疲劳
- 低温疲劳
- 高温疲劳
- 热疲劳
按工作环境分类
- 腐蚀疲劳
- 接触疲劳
- 微动磨损疲劳
按加载方式分类
- 抗压疲劳、弯曲疲劳、旋转疲劳
- 三点弯曲、四点弯曲、悬臂弯曲
- 扭转疲劳及复合应力疲劳
其他常用检测项目
- S-N曲线测定
- 拉伸强度、弯曲强度、抗折强度、压缩强度
- 硬度、外观、刚度、冲击摩擦等性能测试
典型疲劳测试应用场景
| 材料/零部件 | 测试类型 |
|---|---|
| 阀门、蝶阀 | 疲劳冷热循环试验 |
| 球形铸件 | 标准疲劳测试 |
| 铝合金材料（汽缸体毛坯） | 材料S-N疲劳曲线测定 |
| 船用设备螺栓 | 振动疲劳试验 |
| 成品钢带 | 拉伸疲劳，参数范围8000N~5000N |
| 轴承、钢筋 | 标准疲劳试验 |
| 弹簧 | 疲劳试验 |
疲劳特性
- 疲劳断裂具有寿命特性，其断裂应力通常低于材料的抗拉强度，有时甚至低于屈服强度。
- 疲劳断裂呈脆性断裂特征，破坏多为突发性。
- 对材料表面缺陷（如缺口、微裂纹及组织缺陷）极为敏感。
常用疲劳试验方法及特点
单点疲劳试验法
适用于金属材料构件在室温、高温或腐蚀环境下承受旋转弯曲载荷的疲劳性能研究。试样数量通常为8~10根，最小截面直径一般取6~9mm，尺寸偏差小于0.005d。
升降法疲劳试验
主要用于中、长寿命区材料或结构的随机疲劳强度测定。在无法直接通过常规疲劳试验测得疲劳强度时，通过升降法间接获取材料或结构的疲劳特性。试样数量约16根。
高频振动疲劳试验
利用试验设备产生约1000Hz的交变惯性力作用于疲劳试样，用于研究高循环、低幅、高频环境下的金属材料疲劳性能。试样形状与单点疲劳试样一致，常用高强度钢作为试样材料。
超声波疲劳试验
是一种加速共振式试验方法，测试频率约为20kHz，远高于常规疲劳试验频率（<200Hz）。适用于超高周疲劳研究（循环次数≥109），试样形式包括拉压试样和三点弯曲试样。
适用标准
GB/T 3075-2008、GB/T 26076-2010、GB/T 15248-2008、GB/T 26077-2010、GB/T 13682-1992、GB/T 21839-2008、GB/T 25835-2010、GB/T 17101-2008、GB/T 4161-2007、GB/T 6398-2017、GB/T 4337-2015、HB 5287-1996、HB 5142-1996、HB 5152-1996、HB 5153-1996、GJB 715.9-1990、GJB 715.30A-2002(K)、NASM 1312-21-2012、NASM 1312-11-2017、ISO 1099-2017、ISO 12737-2010、ISO 3800:1993、ISO 1143-2010、ASTM F466-15、ASTM E606/E606M-2012、ASTM E399-17、ASTM E647-2015、ASTM B645-10 (2015)、ASTM E2714-13、CJ3077-1998
为什么选择上海德垲检测
上海德垲检测拥有先进的疲劳测试设备和专业团队，能够提供高精度、高可靠性的金属材料疲劳性能评估服务。我们不仅可进行高周、低周及超高周疲劳试验，还可结合环境和加载方式定制试验方案，满足航空航天、汽车制造、机械工程及船舶行业的严格要求，为客户提供准确的材料寿命预测和失效分析支持。
