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高周疲劳试验(S-N试验),按照DIN 50100、ASTM E466-15、ISO 1099标准

高周疲劳(HCF)试验

在根据DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099进行的高周疲劳试验(也称为S-N试验)中,通过周期性变化的(循环)载荷对材料或部件施加应力。ASTM D3479介绍了对复合材料的试验。 

高周疲劳试验用于测定拉伸、压缩、弯曲和扭转载荷下的有限寿命疲劳强度高周疲劳强度。特别是对于部件,高周疲劳试验可以测定薄弱点,然后通过结构或材料改变消除这些薄弱点。低周疲劳强度不是高周疲劳试验的考虑因素 — 它是在低周疲劳试验中测定的。

在高周疲劳试验中,载荷幅和平均载荷在单级疲劳试验中是恒定的。根据载荷幅的大小,可以在试样失效前以不同的频率施加。

根据DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099执行高周疲劳试验

在高周疲劳试验中,测定材料或部件的有限寿命疲劳强度高周疲劳强度。为此会循环加载大量试样。

  • 进行S-N试验,直到试样出现规定的失效(断裂、裂纹)。
  • 该试验定义了特定的循环数(循环数阈值)。如果试样达到此循环数阈值而无可识别的失效,则认为其是耐用的或称为跳动试样。

在每次高周疲劳试验中,循环载荷的平均应力、高应力和低应力是恒定的。对于同一S-N曲线上的试验,要么只改变平均应力,要么只改变高应力与低应力之比。

S-N曲线(Woehler曲线)

在多个高周疲劳试验中测定的循环应力幅和循环数的测量值可得到S-N曲线

从S-N图中,您可以读取特定载荷幅的载荷变化最大次数。

S-N曲线分为三个区域:

  • 低周疲劳K:高载荷幅会在试样上产生塑性应变,并导致试样在进行低数量的循环后失效。DIN 50100标准中不涉及低周疲劳区域。
  • 有限寿命疲劳Z:根据载荷幅的大小,试样只能承受一定数量的循环。
  • 高周疲劳D:根据载荷幅,会出现断裂和跳动。

有限寿命疲劳曲线

在双对数表示中,S-N曲线的有限寿命疲劳范围几乎是直的。这条直线也称为有限寿命疲劳曲线。

有限寿命疲劳曲线的位置和斜率取决于多种影响因素:

  • 材料
  • 试样几何形状
  • 载荷类型
  • 生产条件
  • 热处理方式
  • 表面粗糙度

用于根据DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099执行高周疲劳试验的产品

为了产生高周疲劳试验所需的载荷幅,可以使用不同的试验机。试验机必须能够补偿试样刚度或试验装置的调整或变化。

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