為了精確地估算材料結(jié)構(gòu)和零部件的疲勞壽命，疲勞試驗(yàn)是有限元仿真分析的重要指標(biāo)之一。高周疲勞是指材料在低于其屈服強(qiáng)度的循環(huán)應(yīng)力作用下，經(jīng)非常多次的循環(huán)后而產(chǎn)生的疲勞，其是疲勞測(cè)試中最常見的一類，它通常具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

 

       ► 載荷控制，在彈性極限內(nèi)加載

       ► 載荷比>0

       ► 在一系列不同應(yīng)力水平下進(jìn)行測(cè)試，得出材料的S/N曲線

       ► 一般通過提高測(cè)試頻率來提高測(cè)試效率，但對(duì)溫度敏感材料需要考慮溫度/頻率的平衡

       ► 疲勞周次較高（>105）。但對(duì)于疲勞周次>108的疲勞一般歸于超高周疲勞，需要采用諸如超聲波疲勞方式進(jìn)行試驗(yàn)以縮短測(cè)試時(shí)間，一般不采用電液伺服加載方式

 

       英斯特朗的8800系列疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)是如何應(yīng)對(duì)的？

 

       如何確保試樣上受到的載荷/振幅與施加的一致？

       通過基于加載鏈剛度的初始PID參數(shù)自動(dòng)設(shè)定，完全不需要手動(dòng)反復(fù)調(diào)節(jié)。只需對(duì)樣品在彈性段進(jìn)行一次靜態(tài)加載/卸載，系統(tǒng)可自動(dòng)計(jì)算出加載鏈剛度并對(duì)所有通道進(jìn)行PID參數(shù)設(shè)置，15秒即可完成。此設(shè)置可儲(chǔ)存以備今后調(diào)用，不需要具備高深的材料試驗(yàn)知識(shí)也可進(jìn)行操作。

 

       試驗(yàn)過程中如何進(jìn)行幅值控制？

       隨著試驗(yàn)進(jìn)行，樣品性能發(fā)生變化，驅(qū)動(dòng)信號(hào)也需要隨之而變化。系統(tǒng)配備的數(shù)字化 8800MT 控制器帶有自適應(yīng)控制和振幅控制技術(shù)，通過連續(xù)更新 PID 控制參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)過程，從而符合試樣不斷變化的剛度特性。

 

       在動(dòng)態(tài)測(cè)試條件下需要排除慣性力。如何在試驗(yàn)過程中保證這一點(diǎn)？

       載荷測(cè)量一般根據(jù)ASTM E4或類似標(biāo)準(zhǔn)，但這只適合靜態(tài)載荷測(cè)量，因?yàn)殪o態(tài)試驗(yàn)為勻速加載，不存在慣性力的影響，但是在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中必須考慮慣性力的影響。我們需要測(cè)試的載荷是真正施加在樣品上的力，英斯特朗的解決方案是在傳感器軸心位置加裝加速度傳感器，將此慣性力測(cè)出并消除，這樣傳感器上的讀數(shù)就是樣品上真正受到的力。而且由于加速度傳感器位于載荷傳感器軸心，不會(huì)產(chǎn)生相位差。

 

      為確保樣品的對(duì)中度都有哪些舉措？

      不同于金屬材料，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維斷裂直接導(dǎo)致樣品破壞，無屈服現(xiàn)象，不對(duì)中將對(duì)測(cè)試結(jié)果影響巨大。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中要保持樣品的對(duì)中，除了樣品本身和相應(yīng)夾具的的合理設(shè)計(jì)以外，擁有可測(cè)量并顯示對(duì)中度的方法和可調(diào)整對(duì)中度的手段非常重要。英斯特朗疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)搭載的AlignPro對(duì)中系統(tǒng)能夠計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)樣品在受力情況下的彎曲度，顯示實(shí)時(shí)信息并建議如何調(diào)整來減小彎曲度（通過松緊對(duì)中環(huán)上的螺絲可進(jìn)行調(diào)整）。

 

       8800疲勞系統(tǒng)使用的靜壓軸承作動(dòng)器的特殊設(shè)計(jì)能夠抵抗側(cè)向力的影響，始終保持作動(dòng)器活塞的對(duì)中。另外，英斯特朗還提供防扭轉(zhuǎn)裝置以防止樣品在測(cè)試力加載下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，影響對(duì)中。

 

       如何解決測(cè)試過程中樣品溫度過高而導(dǎo)致某些對(duì)溫度敏感的材料特性產(chǎn)生變化的問題？

       對(duì)于疲勞測(cè)試來說，由于長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)加載會(huì)產(chǎn)生熱量，若產(chǎn)生的熱量大于其表面散發(fā)掉的熱量，其溫度就會(huì)升高。而且因?yàn)闊崃渴遣牧蟽?nèi)部產(chǎn)生的，采用溫度箱等方式無法保持材料恒溫。傳統(tǒng)的解決方案一般是控制測(cè)試速率在一個(gè)較低的水平，以控制樣品溫度處于警戒線之下，但這無可避免地將拉長(zhǎng)測(cè)試的時(shí)間。而英斯特朗的溫度自適應(yīng)控制技術(shù)可完全不需人力干預(yù)的情況下自動(dòng)通過樣品的溫度反饋來調(diào)整測(cè)試的速率，實(shí)現(xiàn)了在保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確度的同時(shí)，最大程度地推進(jìn)試驗(yàn)進(jìn)度。