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疲劳试验机用于进行测定金属、合金材料及其构件(如操作关节、固接件、螺旋运动件等)在室温状态下的拉伸、压缩或拉压交变负荷的疲劳特性、疲劳寿命、预制裂纹及裂纹扩展试验。高频疲劳试验机在配备相应试验夹具后,可进行正弦载荷下的三点弯曲试验、四点弯曲试验、薄板材拉伸试验、厚板材拉伸试验、强化钢条拉伸试验、链条拉伸试验、固接件试验、连杆试验、扭转疲劳试验、弯扭复合疲劳试验、交互弯曲疲劳试验、CT试验、CCT试验、齿轮疲劳试验等。
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线。至于粗糙的断裂区,则是后突然断裂形成的。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。
低频疲劳试验机根据电液伺服的原理工作,依靠液压作动缸的往复运动施加载荷,大载荷5KN-1000KN低频率0-10Hz的,一般建议在10Hz左右使用,更高的频率对于液压伺服阀、密封圈等等部件的摩擦损伤太大,后面的维护成本太高,不建议使用更高频率。如果不考虑维护成本,使用20Hz,30Hz也是可以的,只是液压疲劳试验机的寿命会受到重大的影响。
不过,同样是20KN的疲劳试验机系统,电机驱动疲劳试验机系统购买非常昂贵,但是液压疲劳试验机它有许多活动部件和密封件,维护费用高。另外,其能源成本也很高,因为泵连续运转,而且油被看作有害废料,一旦污染就更换。由于传动装置和/或伺服阀的密封件摩擦,分辨率和保真度可能受到限制,而且传动装置的活动质量非常高。在多轴应用时由于摩擦,传动装置的侧向负荷还会引起波形扭曲或密封件磨损
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