根據 ASTM E2368 和 ISO 12111 進行 TMF 測試
依ASTM E2368和ISO 12111測定熱機械疲勞時，試樣會被循環加熱，同時進行機械的同相或異相（反相）應變加載。 根據要測試的損壞機制，可對不同的溫度和機械應變序列進行參數化處理。 舉例而言，曲線通常為三角形，且可在峰值溫度下增加保持時間。 此外，可以同相和異相方式施加溫度和應變。 熱與機械循環負載之間的這種相移明顯影響材料的疲勞壽命與塑性變形。
最常見的 TMF 測試（有或無相移）如下：
- IP（同相）：試樣同時承受加熱造成的熱應變和拉伸力造成的機械應變
- OP（異相）：試樣同時承受經由加熱造成的熱應變以及壓縮載荷所造成的壓縮
- CD（順時針菱形）
- CCD（逆時針菱形）
TMF測試主要由應變控制，因為作用於組件的負載係因熱應變受到阻礙所引起。 有些應力控制的測試與不均勻的試樣有關 - 例如有缺口，因為在這種情況下無法測量缺口底部的應變。 在這兩種情況下，只能測量和控制總應變（εt ） 其由熱應變（εth）和機械應變（εme）組成：公式 εt = εth + εme。 除了熱應變之外，為了給試樣加載所需的機械應變，預先以基於時間的方式測量具有定義溫度階段的熱應變，並在實際測試期間控制總應變時將其考慮在內。
根據 ASTM E2368 和 ISO 12111 的應變測量
ASTM E2368 規範使用至少符合 ASTM E83 準確度等級 B-2 的延伸計。ISO 12111 和經驗證的實務操作規範規定了延伸計需符合 ISO 9513 中的準確度等級 1 或更高的準確度。針對標距長度小於 15 mm 的試樣，延伸計必須符合 ISO 9513 規定的準確度等級 0.5。
其他有關熱機械疲勞測試的應變測量要求如下：
- 延伸計必須適合用於長時間動態應變測量，同時應確保最小的漂移、滑移和遲滯。
- 必須使用主動式冷卻系統（例如水冷卻器）保護延伸計避免承受熱波動或受到影響。
- 延伸計在試樣上的接觸壓力應盡可能極低，且不可破壞試樣表面。
- 延伸計的安裝須確保當試樣加熱膨脹時不會影響應變測量，且感測器臂亦不會從試樣上滑落。
用於測定熱機械疲勞的測試系統
ZwickRoell 位於奧地利的 Fürstenfeld 工廠與卡爾斯魯爾技術學院（KIT）密切合作，為熱機械疲勞測試開發一套新的機電測試系統。 Kappa 100 SS-CF配備感應加熱系統，適用的溫度範圍從50 °C到1,200 °C，另外還配備一套氣冷系統。 多年來，這款無間隙過零電機蠕變（潛變）試驗機已證實適合用於低頻負載循環測試。 Kppa SS-CF 在循環拉伸和壓縮負載下控制零間隙，符合 ASTM E2368 和 ISO 12111 的規定。
這款試驗機配備水冷式液壓夾具，能穩固地夾持試樣。 水冷方式能沿著試樣快速穩定溫度，確保熱能直接從試樣端流出。 配備陶瓷感測器臂和水冷式的接觸式延伸計，可在 TMF 測試過程中確保應變測量的可靠性。
這款用來測定熱機械疲勞的測試系統符合常用標準ASTM E2368和ISO 12111以及經驗證的應變控制熱機械疲勞測試實務守則的要求。
用於TMF 測試的組件也可安裝於油壓伺服試驗機。
TMF 測試的最佳溫度分布
根據「經驗證的應變控制熱機械疲勞測試實務準則」，試樣受測部位規定的設定值溫度偏差應小於10K或小於溫差的±2%。 根據試樣形狀和材質的不同，可使用最高 25Ｋ的加熱率和冷卻率 為了達到相關標準規定的最大加熱和冷卻率，我們在進行TMF 測試時，使用感應加熱系統和專門設置的冷卻噴射。
具可個別調整加熱功率的感應加熱系統能可讓您測試具有不同導電率的各種試樣材料。 試樣相關的電感器可確保在試樣上的最佳溫度分布。 比例壓力控制閥和四個對稱排列的肩平噴嘴確保精確的氣流控制。 冷卻噴嘴為可調式，其位置可再現供日後測試使用。
溫度直接透過在試樣上的帶狀熱電耦所控制，以符合ASTM E2368和ISO 12111的規範。 這些熱電耦可輕鬆可靠地安裝在受測試樣部位的中央位置。 可調整的彈簧預緊力確保可靠的接觸壓力。