高温旋转弯曲疲劳试验机用于对黑色金属及其合金材料在室温及高温条件下进行小试样悬臂纯弯曲疲劳试验，测定金属圆形横截面试样在旋转状态下承受弯曲力矩时的疲劳性能。
高温旋转弯曲疲劳试验机Rotary bending fatigue testing machine
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试验机介绍
馥勒高温旋转疲劳弯曲试验机由FL疲劳试验机架、交流高速电机及驱动器，测控系统、加载砝码、高温炉及控制器、高温试验夹具、润滑装置、保护装置等组成，用于对黑色金属及其合金材料在室温及高温条件下进行小试样悬臂纯弯曲疲劳试验，测定金属圆形横截面试样在旋转状态下承受弯曲力矩时的疲劳性能。
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试验机方法
Q/FL-2019《材料疲劳试验方法》
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试验标准方法
满足HB 5153-1996 金属高温旋转弯曲疲劳试验方法
HB 5152-1996 金属室温旋转弯曲疲劳试验方法
GB/T 4337-2008 金属材料疲劳试验旋转弯曲方法
JJG 652-2012 旋转弯曲疲劳试验机检定规程
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主要技术规格参数
依据测试需求，选择相应的技术规格型号参数等
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试验机规格型号
FLXPL25、FLXPL300
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加载负荷
25N、300N
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精度
±0.1％
8
加载力臂
214mm
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旋转速度
1500r/min～10000r/min，无级调速10
转速波动度
±0.5%FS
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弯矩误差
±1%
12
载荷精度误差
±1%
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加力点静态径向跳动量
0.01mm
14
加力点动态径向跳动量
0.05mm
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高温范围
300度~1000℃
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试验夹具选择
专用高温试验夹具，采用弹性前后夹头夹持试样，夹头与主轴弹性筒夹连接，可实现精密配合
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适用材料
金属材料、高温合金材料等
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测试控制器
馥勒旋转弯曲测控控制器
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馥勒疲劳机触控操作
配有触摸屏操作及显示面板用于完成所有控制参数的设置、所有测量数据的显示及所有的试验操作；配有与计算机通讯的网络接口，当配计算机时，可实现计算机对单台设备的测控或对多台设备的组网测控；试验周次可以任意设定，达到设定值可自动停机。
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重点提示
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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 r=m ax m in σσ （2-16） 称为循环特征或应力比。在既定的r 下，若试样的最大应力为σ 1m ax ，经历N 1次循环后，发生疲劳失效，则N 1称为最大应力为σ1 m ax 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σmax 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σr 时，S-N 曲线趋近于水平线。即应力不超过σr 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107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σr 。而把N 0=107称为循环基数。有色金属的S-N 曲线在N>5×108时往往仍未趋于水平,通常规定一个循环基数N 0,例如取N 0=108,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，在规定的某一循环次数下，测出σmax ，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σ-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） 为纯弯曲，且弯矩为M=21 P ɑ。“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，若试样的最小直径为d min ，最小截面边缘上一点的最大和最小应力为 max σ＝I Md 2min ， min σ＝-I Md 2min (2-17) 式中I=64π d 4 m in 。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d min ； （2）计算或查出K 值；
高频疲劳试验机作用 1疲劳试验的对安全的主要作用概述 疲劳强度不仅在航天、航空、车辆、造船和原子能等尖端工业部门有着十分重要的意义，也是影响一般机械产品使用可靠性和使用寿命的一个重要问题。 根据国外的统计，机械零件的破坏50%~90%为疲劳破坏。例如，轴、曲轴、连杆、齿轮、弹簧、螺栓、压力容器、海洋平台、汽轮机叶片和焊接结构等；很多机械零部件和结构件的主要破坏方式都是疲劳。过去的研究表明，军用飞机喷气发动机构件的主要失效原因是高周疲劳。疲劳失效占喷气式发动机全部构件损伤的49%，而高周疲劳又几乎占所有疲劳失效的一半。 疲劳定义：材料在循环应力或循环应变作用下，由于某点或某点逐渐产生了局部的永久结构变化，从而在一定的循环次数以后形成裂纹或发生断裂的过程。 近几十年来，随着机械向高温、高速和大型方向发展，机械的应力越来越高，使用条件越来越恶劣，疲劳破坏事故更是层出不穷。 我国虽然尚未对疲劳破坏问题做过全面检查，但同类产品的使用寿命往往比发达国家为低，问题更为严重。因此，开展疲劳强度研究工作对我国的机械工业也是刻不容缓的。
疲劳问题首先是19世纪初，由于蒸汽机车问题提出的，但在后来的其他领域，如航空航天、交通车辆、轮船、桥梁、建筑等，也都出现了众多的疲劳破坏。 第二次世界大战中，有若干战斗机是自己坠落而非被敌方击落的。当时约有20架“惠灵顿”号重型轰炸机发生疲劳破坏。 20世纪50年代以来，航空事业得到全面发展，但全球性的飞机事故接连不断，大部分是属于结构疲劳破坏造成的。1951年英国“鸽式”飞机因机翼的翼梁疲劳破坏而在澳大利亚失事；1952年美国F-89蝎式歼击机因机翼接头疲劳破坏而连续发生事故；1953年英国“维金”号又因主梁疲劳破坏而在非洲失事；1054年英国喷气式客机“彗星-I”号因铆钉边缘出现疲劳裂纹而连续两次在航线上坠毁。 20世纪80年代，某石油钻井平台沉船事件，从技术角度分析也是疲劳破坏导致的。由于在钻井平台的一个支撑立柱上，在接近海平面的位置开了一个作业用工业圆孔，导致海水腐蚀，从而强度减弱，经过若干次随机载荷作用后导致裂纹破坏，最终丧失抵抗力。 20世纪90年代初以来，日本、韩国不断发生桥梁、高架公路的支撑立柱出现裂纹、断裂、扭曲的事件，都是由于支撑立柱承受高周荷载的长期作用导致的疲劳破坏。 1998年6月德国一列高速列车在行驶中突然出轨，造成100多人遇难身亡。造成事故的原因是一节车厢的车轮内部疲劳断裂。
高温旋转弯曲疲劳试验机用于对黑色金属及其合金材料在室温及高温条件下进行小试样悬臂纯弯曲疲劳试验，测定金属圆形横截面试样在旋转状态下承受弯曲力矩时的疲劳性能。 高温旋转弯曲疲劳试验机Rotary bending fatigue testing machine 1 试验机介绍 馥勒高温旋转疲劳弯曲试验机由FL疲劳试验机架、交流高速电机及驱动器，测控系统、加载砝码、高温炉及控制器、高温试验夹具、润滑装置、保护装置等组成，用于对黑色金属及其合金材料在室温及高温条件下进行小试样悬臂纯弯曲疲劳试验，测定金属圆形横截面试样在旋转状态下承受弯曲力矩时的疲劳性能。 2 试验机方法 Q/FL-2019《材料疲劳试验方法》 3 试验标准方法 满足HB 5153-1996 金属高温旋转弯曲疲劳试验方法 HB 5152-1996 金属室温旋转弯曲疲劳试验方法 GB/T 4337-2008 金属材料疲劳试验旋转弯曲方法 JJG 652-2012 旋转弯曲疲劳试验机检定规程 4 主要技术规格参数 依据测试需求，选择相应的技术规格型号参数等 5 试验机规格型号 FLXPL25、FLXPL300
6 加载负荷 25N、300N 7 精度 ±0.1％ 8 加载力臂 214mm 9 旋转速度 1500r/min～10000r/min，无级调速10 转速波动度 ±0.5%FS 11 弯矩误差 ±1% 12 载荷精度误差 ±1% 13
加力点静态径向跳动量 0.01mm 14 加力点动态径向跳动量 0.05mm 15 高温范围 300度~1000℃ 16 试验夹具选择 专用高温试验夹具，采用弹性前后夹头夹持试样，夹头与主轴弹性筒夹连接，可实现精密配合 17 适用材料 金属材料、高温合金材料等 18 测试控制器 馥勒旋转弯曲测控控制器 19 馥勒疲劳机触控操作 配有触摸屏操作及显示面板用于完成所有控制参数的设置、所有测量数据的显示及所有的试验操作；配有与计算机通讯的网络接口，当配计算机时，可实现计算机对单台设备的测控或对多台设备的组网测控；试验周次可以任意设定，达到设定值可自动停机。 19
影响钢丝绳弯曲疲劳试验的因素分析 张钫张平萍 （国家金属制品质量监督检验中心郑州450007） 摘要本文通过对钢丝绳弯曲疲劳机的选择，弯曲滑轮，试样弯曲频率、包角，张力等影响钢丝绳弯曲疲劳试验结论的几个重要因素进行了分析，根据质检中心日常试验过程中对钢丝绳弯曲疲劳试验方式的总结，建议用户进行钢丝绳弯曲疲劳试验时应模拟钢丝绳使用现场的情况。 关键词钢丝绳，弯曲疲劳试验机，GB/T12347-1996 The application of steel wire rope—Bending flatigue testing Zhang Fang Zhang Pinping (China National Steel Wire Products Quality Supervision & Testing Center zhengzhou 45 0007) Abstract The paper analysis the selection of the bending flatigue machine,be nding pulley, the frequency of sample bending , the angle of steel wire rope r evolving around the bending pulley, the tension of steel wire rope ect. These factors are important for the result of the steel wire rope—bending flatigue test ing. According to the test of steel wire rope—bending flatigue in our ordinary work,we pose the suggestion for user that the steel wire rope—bending flatigu e testing should simulate the scene of the steel wire rope using. Keywords steel wire rope, the machine of steel wire rope –Bending flating te sting, GB/T12347-1996 随着社会的发展和科技的进步，钢丝绳的使用场合越来越多。钢丝绳的弯曲疲劳寿命成为许多工程设计和使用人员关心的问题。我国现行的GB/T12347-1996规定了钢丝绳弯曲疲劳试验方法。它作为一种通用的钢丝绳弯曲疲劳试验方法的标准，并未完全包罗所有的钢丝绳弯曲疲劳类型，同一根钢丝绳的具体使用场合不同，使用的方式不相同，那么它的弯曲疲劳寿命也不相同。在实验室为了更加逼真的反映钢丝绳弯曲疲劳寿命，就要求我们的钢丝绳弯曲疲劳试验方法也不能完全按照GB/T12347-1996执行,应该在理解GB/T12347-1996的基础上加以应用。 钢丝绳广泛使用在煤矿，港口，航空，航天，汽车，摩托车等许多重要的场合。钢丝绳的疲劳试验如果完全按照现行的标准去实施，那么其试验结果将难以准确的反映应用情况。为此从以下几个方面进行讨论：
旋转纯弯曲疲劳试验机 测量结果的不确定度评定 1 概述 规程规定采用三等标准测力仪（配合专用检具使用）、千分尺来检定旋转纯弯曲疲劳试验机的弯矩。通过被检试验机弯矩值和标称值的相对误差，根据规程来判定被检试验机是否合格。因此，要对这个弯矩的相对误差进行不确定度评估。 1.1 检定方法 依据《旋转纯弯曲疲劳试验机》规程规定，为了方便描述，以下简称试验机。 1.2 环境条件 室温10℃～35℃，检定过程中环境温度变化不大于2℃/h 。 相对湿度不大于80%， 1.3 弯矩检定装置 弯矩检定装置为准确度等级不低于0.3级的标准测力仪（配合专业检具使用）、千分尺。 1.4 检定对象 《旋转纯弯曲疲劳试验机》规程适用的试验机。 2 弯矩测量结果的不确定度评定 2.1 数学模型 F L M = (1) 式中： M ——试验机弯矩值，单位为牛米（Nm ）； L ——试验机的力臂长度测量值，单位为（mm ） F ——试验力的测量值，单位为牛（N ） 。 按照不确定度传递率，M 的相对合成不确定度)(M u c 按公式（2）计算： 22))(())(()(F F u L L u M u crel += (2) 式中：)(M u crel ——试验机扭矩值的相对合成不确定度； )(L u ——力臂长度允许误差引起的标准不确定度分量； )(F u ——试验力测得值引起的标准不确定度分量； F ——标称力值； L ——标称力臂长度。 2.2 测量不确定度来源 2.2.1 由力臂长度允许误差引入的标准不确定度分量)(L u 的评定：
通过B 类方法进行评定，已知规程规定力臂长度的允许误差为±0.3%L ,半宽度为a=0.3%L ，估计其为正态分布。因此，由此引入的标准不确定度分量为L L L u %058.033%3.0)(== （3） 2.2.2 由试验力重复性引入的标准不确定度分量)(F u 的评定： 通过A 类方法进行评定，由于测量次数仅3次，所以采用极差法进行评定，当3=n 时，69.1=n d ，估计其为均匀分布，取3=k 。可得由试验力重复性引入的标准不确定度分量)(F u 为： F F F F u ?=-=342.03 69.1)(min max （4） 由于每次及每台试验机的力值测量重复性是不同的，但规程规定必须是在的(0～0.01)F 范围内。因此，公式（4）可以变换为下式： xF F F F u 342.03 69.1)(min max =-= （5） 式中：x ——重复性系数，0～0.01之间。 将公式（3）和（5）代人(2),得 ()()2 222342.000058.0342.000058.0)(x F xF L L M u crel +=??? ??+??? ??= （6） 分两种极端情况；得弯矩相对合成不确定度结果： 0=x 时 ()()% 058.000058 .0342.000058.0342.000058.0)(2222==+=?? ? ??+??? ??=x F xF L L M u crel 01.0=x 时 ()()% 35.0342.000058.0342.000058.0)(222 2=+=??? ??+??? ??=x F xF L L M u crel 实际日常检定工作中，006.0~002.0=x 左右，如果取中间数004.0=x 代人公式（6），弯矩的相对合成不确定度结果也只有：
钢丝绳弯曲疲劳试验作业指导书 进行钢丝绳弯曲疲劳试验检测必须以GB/T12347-2008等现行有效标准及相关标准和现行有效的《煤矿安全规程》等为依据。 1、接样： 1.1办公室负责对客户新近批量订购到货的钢丝绳接受委托检验。 1.2接样时请客户出具出厂证明书、订货合同、提货单等资料、并填写 本中心/站申请书。 2、试样要求 2.1 试样应从外观检查合格的钢丝绳上截取。 2.2钢丝绳直径20~26.5mm的试样最小长度为2倍轮距+圆周长=12.5m, 钢丝绳直径26.5~32.5mm的试样最小长度为15.5m，若为绳卡固定， 还要加上卡绳段长度。由于需要留备样长度，20~26.5mm的试样长 度需26m, 直径为26.5~32.5mm的试样长度需32m。 2.3 试样两端在截取之前应用软金属丝或专用夹头固紧。 3、备样 3.1 对客户的钢丝绳送检、报验样品进行登记、编号、标识。 3.2对钢丝绳进行外观检查，新绳要注意压痕、跳丝、松散、露麻等主要 缺陷，旧绳要注意磨损、断丝、锈蚀、绳芯干硬糟烂等主要情况，并 记录在案。 3.3依据钢丝绳直径和标准中的规定截取钢丝绳长度，直径为20-26.5mm 的钢丝绳截取13m，直径为26.5-32.5mm的钢丝绳截取16m。 3.4对剩余样的剩余部分在编号、标识后存贮保管，期限为检验检测周期。 3.5 实验前，应用沾有煤油或其他溶剂的棉纱将试样表面的油污擦掉,但 允许钢丝绳股间存在少量油脂。 4、试验机 4.1钢丝绳弯曲疲劳试验是钢丝绳试样以一定的包角绕过试验轮，并对其 施加张力，以一定的频率反复弯曲，考核钢丝绳承受弯曲疲劳的性能。 4.2根据最新《钢丝绳弯曲疲劳试验方法》进行钢丝绳弯曲疲劳检测。 4.3选用的弯曲疲劳试验机应该是“绿色”标识且在检定周期内的试验机。
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σ max 或应力振幅σ α 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σ R 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σ R(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
金属疲劳试验 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； 3.观察疲劳失效现象和断口特征 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σa与相应的断裂循环周次N之间的曲线关系。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。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。实验表明，黑色金属试样如经历107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。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。 （a）（b） 图1 金属的S-N曲线示意图 （a）有明显水平部分的S-N曲线（b）无明显水平部分的S-N曲线
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，按以下公式计算疲劳极限： ∑==n i i i N R v m 1)(1σσ 式中m —有效试验总次数；n —应力水平级数；σi —第i 级应力水平；v i —第i 级应力水平下的试验次数。 例如某实验过程如图2所示，共14根试件。预计疲劳极限为390MPa ，取其2.5%约10 MPa 为应力增量，第一根试件的应力水平402 MPa ，全部试验数据波动如图2，可见，第四根试件为第一次出现的相反结果，在其之前，只有第一根在以后试验波动范围之外，为无效，则按上式求得条件疲劳极限如下： σR(N)=13 1（3×392+5×382+4×372+1×362）=380MPa 图2 增减法测定疲劳极限试验过程 （2） S-N 曲线的测定 测定S-N 曲线（即应力水平-循环次数N 曲线）采用成组法。至少取五级应力水平，各级取一组试件，其数量分配，因随应力水平降低而数据离散增大，故要随应力水平降低而增多，通常每组5根。升降法求得的，作为S-N 曲线最低应力水平点。然后以其为纵坐标，以循环数N 或N 的对数为横坐标，用最佳拟合法绘制成S-N 曲线，如图3所示。
收藏【技术类】 金属疲劳断口的宏现形状特征 (2011-1-21 13:38:36) 疲劳断口保留了整个断裂过程的所有痕迹，记录了很多断裂信息。具有明显区别于其他任何性质断裂的断口形貌特征，而这些特征又受材料性质、应力状态、应力大小及环境因素的影响，因此对疲劳断口分析是研究疲劳过程、分析疲劳失效原因的重要方法。 一个典型的疲劳断口往往由疲劳裂纹源区、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区三个部分组成，具有典型的“贝壳”状或“海滩”状条纹的特征，这种特征给疲劳失效的鉴别工作带来了极大的帮助。 1、疲劳裂纹源区 疲劳裂纹源区是疲劳裂纹萌生的策源地，是疲劳破坏的起点，多处于机件的表面，源区的断口形貌多数情况下比较平坦、光亮，且呈半圆形或半椭圆形。因为裂纹在源区内的扩展速率缓慢，裂纹表面受反复挤压、摩擦次数多，所以其断口较其他两个区更为平坦，比较光亮。在整个断口上与其他两个区相比，疲劳裂纹源区所占的面积最小。 当表面承受足够高的残余压应力或材料内部存在严重的冶金缺陷时，裂纹源则向次表面或机件内部移动。有时在疲劳断口上也会出现多个裂纹源，每个源区所占面积往往比单个源区小，源区断口特征不一定都具有像单个源区那样典型的形貌。裂纹源的数目取决于材料的性质、机件的应力状态以及交变载荷状况等。通常，应力集中系数越大，名义应力越高，出现疲劳源的数目就越多，如低周疲劳断口上常有几个位于不同位置的疲劳裂纹源区。 当零件表面存在某类裂纹时，则零件无疲劳裂纹萌生期，疲劳裂纹在交变载荷作用下直接由该类裂纹根部向纵深扩展，这时断口上不再出现疲劳源区，只有裂纹扩展区和瞬时断裂区。 2、疲劳裂纹扩展区 疲劳裂纹扩展区是疲劳裂纹形成后裂纹慢速扩展形成的区域，该区是判断疲劳断裂的最重要特征区域，其基本特征是呈现贝壳花样或海滩花样，它是以疲劳源区为中心，与裂纹扩展方向相垂直的呈半圆形或扇形的弧形线，又称疲劳弧线。疲劳弧线是裂纹扩展过程中，其顶端的应力大小或状态发生变化时，在断裂面上留下的塑性变形的痕迹。 贝纹花样是由载荷变动引起的，因为机器运转时不可避免地常有启动、停歇、偶然过载等，均可留下塑性变形的痕迹一贝纹线（疲劳弧线）。贝纹线的清晰度不仅与材料的性质有关，而且与介质情况、温度条件等有关，材料的塑性好、温度高、有腐蚀介质存在时，则弧线清晰。所以，这种弧线特征总是出现在实际机件的疲劳断口中，而在实验室的试件疲劳断口中很难看到明显的贝纹线，此时疲劳断口表面由于多次反复压缩而摩擦，使该区变得光滑，呈细晶状，有时甚至光洁得像瓷质状结构。一般贝纹线常见于低应力高周疲劳断口中，而低周疲劳以及许多高强度钢、灰铸铁中观察不到此种贝纹状的推进线。 贝纹线与裂纹扩展方向垂直，它可以是绕着裂纹源向外凸起的弧线，表示裂纹沿表面扩展较慢，即材料对缺口不敏感，例如低碳钢；相反，若围绕裂纹
实验六疲劳试验（示范） 一、实验目的 1、了解测定材料疲劳极限的方法。 2、观察疲劳破坏的现象。 二、实验设备 疲劳试验机有各种类型，用来在不同受力形式下和不同条件下进行试验。常用的是旋转弯曲疲劳试验机，有纯弯曲和悬臂弯曲两种型式。本试验采用纯弯曲式疲劳试验机，其构造示意图如图26（A）所示。试件4的两端被夹紧在两个空心轴1中，两空心轴与试件构成一个整体杆，支持于两个滚珠轴承3上。电动机5通过软轴6使这个整体杆转动。横杆8挂在滚珠轴承2上，处于静止状态。在横杆中央的砝码盘上放置砝码9，使试样中段受纯弯曲（图26—B），最大弯曲正应力为 （A）纯弯曲疲劳试验机示意图（B）试件弯矩图 图26 纯弯曲式疲劳试验机 三、试件 本实验需用一组8～13根材料和尺寸均相同的光滑小试件，直径为d=6～lOmm，表而须磨光，无锈蚀或伤痕，圆角处要光滑过度。 四、实验原理 疲劳破坏与静力破坏有本质的不同。当交变应力小于材料的静强度极限σb时，材料就可产生疲劳裂纹或完全断裂。即使是塑性材料，断裂时也无显著的塑性变形。在疲劳破坏的断口上，一般呈现两个区域，即光滑区和粗粒状区。
材料断裂前所经历的循环次数称为疲劳寿命N，试件所受应力愈小，则疲劳寿命愈长。对钢和铸铁等黑色金属，如果在某一交变应力下经受107次循环仍不破坏，则实际上可以承受无限次循环而不会发生破坏。所以，对这些金属以试件能承107循环所对应的最大应力σ值作为疲劳极限σ-1。 maX 五、实验步骤 1、试件准备 取8~13根试件，检查试件表面加工质量，如有锈蚀或擦伤，用细砂纸或砂布沿试件 轴向抛光加以消除。测量试件的直径。 2、装夹试件 安装试件时必须很仔细，避免灰尘和杂质进入空心轴的锥孔中。将试件牢固夹紧，使试件与试验机的转轴保持良好的同心度。试件安装好后用手慢慢旋转试验机的转轴，用百分表在试件上测得的径向跳动量应不大于0.03mm。然后空载运转，试件的径向跳动量应不大于0.06mm。 3、进行试验 第一根试件的交变应力的最大值约取材料强度极限的60％，即σlmax=0.6而砝码重量 P1二0.6σbπd3/16a。加载前，先开动试验机，再无冲击地将砝码加到P1值，并记录计数器的初读数。试件经历一定次数的循环后，即断裂，自动停机，记下计数器的末读数，两者相减即为试件的疲劳寿命N1。 对第二根试件以同样的过程进行试验，但载荷要比第一根试件略低，记下试件断裂时的循环次数N2。以后逐级降低每根试件的最大应力，开始两相邻载荷的差值可大些，随着载荷逐级降低，其差值越来越小。记下各根试什的循环数Ni，直至试件超过指定的107次循环而未发生破坏时，终止试验。 4、绘制S—N曲线 以σlmax为纵坐标，以lgN为横坐标，根据各次测得的数据在方格纸上描点，即可绘出最大应力与疲劳寿命的关系曲线(S—N曲线)如图27所示。此曲线最后趋于水平，其水平渐近线的纵坐标σ-1，就是材料的疲劳极限。
疲劳试验（fatigue test）利用金属试样或模拟机件在各种环境下，经受交变载荷循环作用而测定其疲劳性能判据，并研究其断裂过程的试验，即为金属疲劳试验。 1829年德国人阿尔贝特(J.Albert)为解决矿山卷扬机服役过程中钢索经常发生突然断裂，首先以10次/分的频率进行疲劳试验。1852～1869年德国人沃勒(A.W hler)为研究机车车辆,开始以15次／分的频率对车辆部件进行拉伸疲劳试验，以后又用试样以72次/分的频率在旋转弯曲疲劳试验机进行旋转弯曲疲劳试验，他的功绩是指出一些金属存在疲劳极限，并将疲劳试验结果绘成应力与循环周次关系的S-N曲线（图1），又称为W hler曲线。1849年英国人古德曼(J.Goodman)首先考虑了平均应力不为零时非对称载荷下的疲劳问题，并提出耐久图，为金属制件的寿命估算和安全可靠服役奠定理论基础。1946年德国人魏布尔(W.Weibull)对大量疲劳试验数据进行统计分析研究，提出对数疲劳寿命一般符合正态分布（高斯分布），阐明疲劳测试技术中应采用数理统计。 60年代初，从断裂力学观点分析金属疲劳问题，进一步扩大了疲劳研究内容。近年来，由于电液伺服闭环控制疲劳试验机的出现以及近代无损检验技术、现代化仪器仪表等新技术的采用，促进了金属疲劳测试技术的发展。今后应着重各种不同条件(特别是接近服役条件)下金属及其制件的疲劳测试技术的研究。 试验种类和判据 金属疲劳试验种类很多，通常可分为高周疲劳、低周疲劳、热疲劳、冲击疲劳、腐蚀疲劳、接触疲劳、声致疲劳、真空疲劳、高温疲劳、常温疲劳、低温疲劳、旋转弯曲疲劳、平面弯曲疲劳、轴向加载疲劳、扭转疲劳、复合应力疲劳等。应根据金属制件的服役（工作）条件来选择适宜的疲劳试验方法，测试条件要尽量接近服役条件。进行金属疲劳试验的目的在于测定金属的疲劳强度（抗力），由于试验条件不同，表征金属疲劳强度的判据（指标）也不一样。 高周疲劳：高周疲劳时，金属疲劳强度判据是疲劳极限(或条件疲劳极限)即金属经受“无限”多次(或规定周次)应力循环而不断裂的最大应力，以σr表示，其中γ为应力比，即循环中
nCode 疲劳耐久性工程高级培训班课程 实用疲劳理论 实用疲劳理论 ?材料的物理性能 ?疲劳载荷 ?应力寿命（S-N）法 ?局部应变法（e-N） 1?2007 nCode 什么是金属疲劳？ What is Fatigue?
Quiz 1: ?How can you break a metal spoon? Quiz 2: ?How can you break a ceramic spoon? Quiz 3: ?Why a metal spoon can be broken, and a ceramic spoon cannot?
金属疲劳失效的原因是什么？ ?外因：载荷的变化 ?内因：金属中有位错 什么是金属疲劳？ ?疲劳是一种机械损伤过程， 在这一过程中即使名义应力 低于材料的屈服强度，载荷 的反复变化也将引起失效 ?疲劳一般包含裂纹萌生和随 后的裂纹扩展两个过程，循 环塑性变形是金属产生疲劳 的主要原因 什么是金属疲劳？ Quiz 4: ?Can you name a metal fatigue failure you experienced?
飞机空难(The De Havilland Comet Story) ?The first passenger jet airliner (1949 -1980) ?Suffered two tragic air accidents due to fatigue failure ?68 people killed as a result ?Order books fell by 50 aircraft ?Ultimately heralded the collapse of the British civil aircraft industry 火车出轨 汽车零部件失效 ?Truck frame ?Manifold ?Bracket ?Crankshaft ?Brake ?Exhaust pipe ?Wheel ?…
结构试验报告结构疲劳试验 道桥08 丁宇 0804110304
结构疲劳试验 中文名称： 疲劳试验 英文名称： fatigue test 定义：为评定材料、零部件或整机的疲劳强度及疲劳寿命所进行的试验。 疲劳简介 疲劳破坏现象的出现，始于19世纪初叶。产业革命以后，随着蒸汽机车和机动运载工具的发展，以及机械设备的广泛应用，运动部件的破坏经常发生。破坏往往发生在零构件的截面突变处，破坏处的名义应力不高，低于材料的抗拉强度和屈服点。破坏事故的原因一时使工程师们摸不着头脑，直至1829年德国人艾伯持用矿山卷扬机焊接链条进行疲劳试验，破坏事故才被阐明。1839年，法国工程师彭赛列首先使用“疲劳”这一术语来描述材料在循环载荷作用下承载能力逐渐耗尽以致最后突然断裂的现象。1843年苏格兰人兰金发表了第一篇疲劳论文，论文中指出，机车车辆的破坏是由于运行过程中金属性能逐渐变坏所致。他分析了车轴轴肩处尖角的有害影响，指出了加大轴肩处的圆角半径可以提高其疲劳强度。1842年Hood(胡持)提出了结晶理论，认为金属在循环应力下的疲劳强度降低是振动引起的结晶化所致。1849年美国机械工程学会还举行了专门会议对此理论进行讨论。 对疲劳现象最先进行系统试验研究的学者是德国人Wholer(沃勒)，他从1847年至1889年在斯特拉斯堡皇家铁路工作期间，对金属的疲劳进行了深入系统的试验研究。1850年他设计出了第一台疲劳试验机(亦称WohLer疲劳试验机)，用来进行机车车轴疲劳试验，并首次使用金届试样进行了疲劳试验。他在1871年发表的论文中，系统论述了疲劳寿命与循环应力的关系，提出了S—N曲线和疲劳极限的概念，确定了应力幅是疲劳破坏的主要因素，奠定了金属疲劳的基础。因此Wholer被公认是疲劳的奠基人。 从19世纪70年代到90年代，戈贝尔研究了平均应力对疲劳强度的影响，提出了戈贝尔抛物线方程。英国人古德曼提出了著名的简化曲线----古德曼图。1884年包辛格在验证沃勒的疲劳试验时，发现了循环载荷下弹性极限降低的“循环软化”现象，引入了应力—应变滞后回线的概念。但是他的工作当时并未引起人们重视，直到1952年邱杨在做铜棒实验时才把它重新提出来，并命名为“包辛格”效应。因此，包辛格是首先研究应力循环的人。 20世纪初叶，开始使用金相显微镜来研究疲劳机制。欧文和汉弗莱1903年在单晶铝和多晶铁上发现了循环应力产生的滑移痕迹。他们通过微观研究推翻了老的结晶理论，指出了疲劳变形是由于与单调变形相类似的滑移所产生。1901年拜尔斯透研究了循环载荷下应力—应变曲线的变化，测定了滞后回线，建立了循环硬化和循环软化的概念，并且进行了多级疲劳试验（程序试验）。在此期间，英国人高夫对疲劳机制的了解贡献很大。他研究了多轴疲劳，说明了弯、扭的复合作用。并在1924年发表了一本巨著《金属疲劳》。 1920年格里菲斯发表了他用玻璃研究脆断的理论计算和实验结果。他发现，玻璃的强度取决于微裂纹尺寸，得出了S√a=常数的关系式（S为断裂时的名义
关键词： 进口弯曲疲劳试验机YUASA 日本最新技术疲劳试验机 包安装包调试进口疲劳试验机 柔性设备疲劳评价进口试验机 可穿戴设备YUASA弯曲疲劳试验机 最安静的日本最新技术弯曲疲劳试验机 弯曲疲劳试验机，扭拧疲劳试验机，折叠疲劳试验机，拉伸疲劳试验机，卷绕疲劳试验机研发和质检部门必用进口疲劳试验机 日本最新技术：日本进口YUASA弯曲疲劳试验机是业界首款超小型通用机型。 动作有5钟，分别是弯曲，扭拧，折叠，拉伸，卷绕。可简单实现各种产品的疲劳试验，静速性高，不限场合。最适合可穿戴设备、柔性设备等具有伸缩性样品的疲劳评价。 YUASA弯曲疲劳试验机，又名YUASA进口弯曲万能磨损试验机，YUASA进口弯曲强度试验机，YUASA进口抗弯强度试验机，YUASA进口玻璃抗弯强度测试仪，YUASA材料寿命测试机。 YUASA进口弯曲疲劳试验机功能：拉伸性能，拉伸强度与变形率，拉断力，抗撕裂性能，热封强度性能，滚筒剥离试验，90度剥离，绳类拉断力，裤型撕裂力，180度剥离，弯曲试验，扭拧试验，折叠试验，拉伸试验，卷绕试验等完成不同方式的试验，根据客户的需求不同，YUASA弯曲疲劳试验机可以安装不同的夹具,是YUASA进口弯曲疲劳试验机的大热点。 YUASA进口弯曲疲劳试验机特点：弯曲疲劳试验的目的是确认材料的疲劳限度，材料对于覆变应变力的抵抗大小，覆变应力材料疲劳试验具有周期性变化的特性，此种应力值虽远在材料的静力耐坏强度智商，但是该值若超过某限度时，则反复次数充分增加时，最后使材料断裂，这种称之为材料的疲劳断裂测试仪。 YUASA进口弯曲疲劳试验机主要应用于电缆弯曲性能试验机，电线万能磨损试验机，光缆弯曲强度试验机，线束抗弯强度试验机，玻璃抗弯强度测试仪，软管抗弯强度测试仪，钢缆抗弯强度测试仪，纤维抗弯强度测试机，柔性显示器抗弯强度测试机，有机EL装置抗弯强度测试机，阻隔薄膜抗弯强度测试机，柔性基板抗弯强度测试机，扁平电缆抗弯强度测试机。 YUASA SYSTEM弯曲试验机品牌介绍： YUASA试验机在业界最先推出了该疲劳试验系统，它能够及时捕捉到产品开发动向及最新的疲劳试验信息。这些数据对原材料、部件直到最终产品的整个工艺环节都具有指导意义。YUASA SYSTEM 公司提供的疲劳试验系统积各领域疲劳试验之大成，具有通用性强，成本低，可以随时使用的特点。试验机主机与辅具的设计通过YUASA研发部门多年的努力，目前已出售的机型，外形美观，操作方便，性能稳定可靠。计算机系统通过控制器，经调速系统控制伺服电机转动，经减速系统减速后通过精密丝杠副带动移动横梁上升、下降，完成试样的弯曲，扭拧，折叠，拉伸，卷绕。等多种力学性能试验，无污染、噪音低，效率高，具有非常宽的调速范围和横梁移动距离，具有非常广阔的应用前景。YUASA进口弯曲疲劳试验机广泛应用于适用于五金、橡塑料、纸品、彩印包装、胶粘带、箱包手袋、纺织、医药、日化、
超高频强度钢的疲劳断裂行为 J. Mater. Sci. Technol., Vol.24 No.5, 2008 1)国家重点实验室的先进加工钢材和产品,北京100081,中国 2)国家工程研究中心,北京100081钢铁技术先进,中国 3),燕山大学,秦皇岛，中国 (4)对金属的中国社会,北京100711,中国 疲劳断裂行为的超高强度钢与不同熔化过程，研究了夹杂物尺寸不同通过用在旋转弯曲疲劳机上多达107循环加载。观察骨折面发射扫描电子显微镜(FESEM)。当它被发现时已经尺寸的夹杂物对疲劳行为未清除。对钢在AISI 4340夹杂物尺寸小于5.5微米，所有的疲劳裂纹除的确做到了包含但不引发的地表和传统从标本的s - n曲线的存在。对65Si2MnWE在100和Aermet钢平均12.2和14.9米，疲劳裂纹在较低的夹杂物引发的s - n曲线应力幅值和逐步进行观测。弯曲疲劳 强度的s - n曲线显示一个不断下降和疲劳失效的大型氧化物夹杂源于对 60Si2CrVA钢平均夹杂物的尺寸44.4米。在案件的内部骨折在周期超越约1×106 65Si2MnWE和60Si2CrVA钢、夹杂物sh-eye经常发现里面和颗粒状明亮的方面(GBF)进行了观察附近约夹杂。GBF尺寸的增加这个循环数的增加对失败的长寿命的政权。结构应力强度因子的价值范围内裂纹萌生施工现场对GBF与Nf几乎不变，几乎是相等的表面夹杂物和内部包含在周期低于约1×106。既不sh-eye GBF。也没有观察到100 Aermet钢在目前的研究中。 关键词:High-cycle超高强度钢疲劳，夹杂物s - n曲线，鱼眼骨折1、介绍 High-cycle疲劳(HCF)失败是普通的实用的建筑工程项目的土石方作业。因此，广泛的研究已进行多年了令人满意的理解和解决方案尚未达成。众所周知，有一个很好的旋转弯曲疲劳强度之间的关系，如光滑的标本和抗拉强度、维氏硬度、高压、或低或中等强度。对于低或中等强度钢如下 σw ≈ 0.5Rm σw ≈ 1.6HV （1） 在这种情况下，从疲劳裂纹倾向于表面，因此被称为表面的结构。然而,在较高的拉伸强度范围或维氏硬度、线性相关性没发生，有了更多的散射或甚至星体疲劳强度值。疲劳断裂的起源的高强度钢的表面并不总是，但经常还有一定距离 尤其是forhigh-cycle疲劳,因此被称为内部断裂。断裂表面经常展现一个小光滑斑裂纹起源，这是通常的一个叫做“sh-eye”。预防sh-eye肯定会提高骨折的疲劳性能的高强度钢。高强度钢鱼眼骨折来源于内部缺陷，一般多夹杂物[1 - 4、
金属疲劳试验 金属疲劳试验大纲 1．通过金属材料疲劳实验,测定金属材料的σ-1(107),绘制材料的S-N曲线,并观察疲劳破坏现象和断口特征,进而学会对称循环下测定金属材料疲劳极限的方法. 2．主要设备:纯弯曲疲劳试验机,游标卡尺;主要耗材:金属材料试样.(单点法需8-10根试样,成组法至少需20根试样.) 金属疲劳试验指导书 在足够大的交变应力作用下，于金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂。金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属的疲劳。静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下，突然断裂。疲劳断口（见图2－30）明显地分为两个区域：较为光滑的裂纹扩展区和较为粗糙的断裂区。裂纹形成后，交变应力使裂纹的两侧时而张开时而闭合，相互挤压反复研磨，光滑区就是这样形成的。载荷的间断和大小的变化，在光滑区留下多条裂纹前沿线。至于粗糙的断裂区，则是最后突然断裂形成的。统计数据表明，机械零件的失效，约有70%左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。 图２-30 疲劳试样断口示意图
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 r=m ax m in σσ （2-16） 称为循环特征或应力比。在既定的r 下，若试样的最大应力为σ 1m ax ，经历N 1次循环后，发生疲劳失效，则N 1称为最大应力为σ1 m ax 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σmax 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σr 时，S-N 曲线趋近于水平线。即应力不超过σr 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107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σr 。而把N 0=107称为循环基数。有色金属的S-N 曲线在N>5×108时往往仍未趋于水平,通常规定一个循环基数N 0,例如取N 0=108,把它对应的最大应力作为“条件”持久极限。
一、旋转弯曲疲劳试验机简介： 馥勒FLPLX系列旋转弯曲疲劳试验机主要用于对金属及合金材料在室温条件下进行反复交变弯曲应力作用下的弯曲疲劳试验，测定金属圆形横截面试样在旋转状态下承受弯曲力矩时的疲劳性能。满足GB/T4337-2008《金属材料疲劳试验旋转弯曲方法》、ISO 1143：2010《metallic materials-Rotating bar bending fatigue testing》、、BS EN 13261:2009《Railway applications-Wheelsets and bogies-Axles-Product requirements》等试验标准方法。 二、疲劳试验机主要技术规格： 1、旋转速度：1000r/min～5000r/min 2、转速波动度：≤±0.5%FS 3、加力点径向跳动量：跳动量≤0.05mm 4、加载方式：组合砝码加载载荷350N 5、加载砝码系列质量：350N，精度≤+/-1% 6、弯曲应力800-900MPa,弯矩相对误差≤±1% 7、疲劳次数显示：≥100000000 8、试样装夹方式：高速精密弹性夹具 9、试样夹持端形式：圆形；试样夹持端直径范围Φ10mm-Φ20mm 10、适用试样直径规格Φ6mm、Φ7.5mm、Φ9.5mm 11、配置高速主轴箱，高精度进口轴承，具有完善的润滑及冷却装置，适用于在承受旋转弯矩条件下长期高速驱动试样旋转 12、安全防护：系统具有断电、驱动马达及主轴箱过热、试验次数到达设定值、试样断裂等停机或报警保护功能 13、系统检验：设备出厂前对系统进行检验、操作和标定 14、安装调试及培训：服务工程师在用户现场进行安装和功能调试并对用户提供培训。