動態(tài)疲勞測試系統(tǒng)，脈動疲勞試驗機

動態(tài)疲勞測試系統(tǒng)，脈動疲勞試驗機

動態(tài)和疲勞測試系統(tǒng)全集成動態(tài)和疲勞試驗系統(tǒng)，載荷從1000N至5000kN。這些試驗機采用伺服液壓、伺服電動和線性電機技術，涵蓋廣泛的疲勞、動態(tài)和靜態(tài)測試應用。應用包括高周疲勞、低周疲勞、熱機械疲勞、斷裂力學、裂紋擴展研究、斷裂韌性、雙軸、軸向扭轉(zhuǎn)、多軸、高應變率、準靜態(tài)、蠕變、應力松弛和其他類型的動態(tài)和靜態(tài)測試。電液伺服疲勞試驗機機架具有高剛度等特性，專門設計用于滿足疲勞試驗的嚴苛要求。電液伺服疲勞試驗機還可以輕松執(zhí)行斷裂力學試驗。

電液伺服疲勞試驗機

液壓伺服系統(tǒng)是任何實驗室的主力。可以執(zhí)行各種低周和高周疲勞、裂紋擴展、斷裂韌性和其他動態(tài)測試。每個系統(tǒng)都可以很容易地配置適當流量的伺服閥、油路分配器和液壓動力單元，以適應特定應用。電液伺服疲勞試驗機使用周期或隨機信號在脈沖或交變載荷下執(zhí)行材料和部件試驗。很容易得到準靜態(tài)和動態(tài)載荷。電液伺服疲勞試驗機的優(yōu)勢在于其適用的應用范圍廣泛。就力、振幅和頻率而言，試驗機可以廣泛使用。因此，可以將電液伺服疲勞試驗機用于多軸疲勞試驗或以達到20 m/s的速度執(zhí)行碰撞試驗。其模塊化設計包括高達2500 kN的測試系統(tǒng)，而定制型號的載荷甚至更高。

落地式疲勞試驗系統(tǒng)

載荷高達2500 kN的伺服液壓疲勞系列伺服液壓試驗系統(tǒng)滿足靜態(tài)和動態(tài)測試的高要求。這些系統(tǒng)提供完整的試驗解決方案，以滿足先進材料和組件測試的需求，非常適合準靜態(tài)、高周和低周疲勞、熱機械疲勞和斷裂力學測試。伺服液壓試驗系統(tǒng)的移動立柱設計使其非常緊湊但用途廣泛，是適用于各種測試的全能系統(tǒng)。伺服液壓試驗系統(tǒng)的高剛度設計，結(jié)合空間尺寸、作動缸位置和T型槽臺面的靈活性，使其適用于各種需要精確對準的測試，尤其是組件或復合材料。都是用途非常廣泛且可靠的試驗系統(tǒng)，適用于測試各種材料和應用。它們在尺寸上的靈活性使其適合安裝于任何實驗室環(huán)境中，通常不需要加固地板或提升天花板高度。

臺式疲勞試驗系統(tǒng)液壓伺服疲勞系列

非常適合生物醫(yī)學先進材料和制造組件的疲勞和準靜態(tài)測試，一個精確對中的雙立柱框架，帶有橫梁安裝的作動缸和T型槽臺面，便于安裝骨科試樣、汽車部件和制造組件等測試件。用于高達±25 kN(5620 lbf)的通用高頻軸向測試的臺式動態(tài)試驗機架。橫梁安裝的作動缸、可調(diào)節(jié)的橫梁和帶有排水通道的耐腐蝕丁字槽臺面優(yōu)化了該機架，便于在小空間內(nèi)進行組件測試。軸向-扭轉(zhuǎn)疲勞試驗系統(tǒng)用于高達±25 kN(5620 lbf)和±100 Nm(880 in-lb)扭矩能力的通用高頻軸向-扭轉(zhuǎn)測試的臺式動態(tài)試驗機架。一個非耦合軸向扭轉(zhuǎn)組合作動缸使該系統(tǒng)非常適合測試組件或矯形外科器械，帶有排水通道的T型槽臺面允許安裝一個可選的水浴槽。

高載荷疲勞試驗系統(tǒng)

載荷高達5000 kN的液壓伺服疲勞系列

高載荷系統(tǒng)是液壓伺服疲勞試驗系統(tǒng)，可對高達5000 kN的試樣進行高力值靜態(tài)和動態(tài)測試。這些機器使用與我們所有通用液壓疲勞機器相同的軟件、電子器件和接口，確保您實驗室中機器的持續(xù)性和一致的體驗。

4。高速試驗機

是穿刺試驗或高速拉伸試驗的理想設備。高速試驗機非常適合測定材料在碰撞載荷下的性能。高速拉伸試驗

SEP 1230、DIN EN ISO 26203-2、ISO 18872、SAE J2749、ISO 82568、ASTM D1822、ISO/CD 22183項目

材料的斷裂行為與材料內(nèi)在因素相關，特別是加載速率。 高速拉伸試驗可以提供金屬或塑料在高應變速率下的拉伸特性值。 這些參數(shù)對于碰撞模擬特別有價值。在高速拉伸試驗中，試驗是在啞鈴狀平面試樣上進行的，其載荷施加速度高達20 m/s。可以直接在試樣上進行伸長量測量，生成直觀的應力-應變圖。使用高速試驗機執(zhí)行高速拉伸試驗。這些電液伺服疲勞試驗機對試樣的測試速率最高可以達到20 m/s，試驗力高達160 kN。

碰撞試驗在設計階段就已發(fā)揮作用

早有研究表明機械工藝材料特性（除其他外）取決于加載速率，換句話說，就是應變速率。然而，在實際使用中，沖擊載荷常常是部件失效的原因。從事防撞汽車開發(fā)的設計者很快發(fā)現(xiàn)，使用在準靜態(tài)試驗中獲得的材料特性值產(chǎn)生了錯誤的結(jié)果。只有利用高速拉伸試驗的數(shù)據(jù)，才有可能在數(shù)值模擬和實際情況之間取得良好的相關性。數(shù)值模擬越來越多地被用于設計成型工藝（金屬薄板成型、鍛造），了解成型速率對流動曲線的影響至關重要。在這種情況下，材料科學家的討論始終集中在應變速率上。由于應變速率取決于試樣形狀lo，因此它們不適用于試驗機特性。因此，試驗機生產(chǎn)商規(guī)定了活塞速度。

應變速率和活塞速度v之間的關系如下：? = (Δ? / Δt) = (Δl / l0) x (l / Δt) = (v / l0)

高速拉伸試驗的標準

SEP 1230：DIN EN ISO 26203-2：金屬材料 - 高應變速率下的拉伸試驗 - 第2部分：電液伺服疲勞試驗機和其他系統(tǒng)

ISO/CD 22183項目：塑料 - 使用電液伺服疲勞試驗機測定高速率下的拉伸性能

ISO 527-1、ISO 527-2；ASTM D638：測定拉伸性能（僅涵蓋低應變速率區(qū)域）

SAE J2749 Nov 2008：聚合物的高應變速率拉伸試驗

ISO 18872：ISO 82568、ASTM D1822：測定拉伸沖擊強度（塑料）

高頻疲勞試驗機

用于靜態(tài)和動態(tài)試驗的共振試驗系統(tǒng)

1。電磁式高頻共振試驗系統(tǒng)的操作原理是基于電磁驅(qū)動的機械諧振器的概念。動態(tài)載荷是由系統(tǒng)在共振時工作的振動系統(tǒng)生成的。平均力是通過移動帶滾珠絲杠驅(qū)動的上橫梁施加的。

基于設計原理，共振試驗系統(tǒng)和共振試驗機過去只能用作動態(tài)材料試驗機，用于測定材料和部件的疲勞壽命，如有限壽命疲勞和長壽命疲勞等。 例如，按照DIN 50100（S-N曲線）在拉伸、壓縮、脈沖載荷和交變載荷范圍進行高周疲勞試驗。（高頻振動器）能同時用作動態(tài)和靜態(tài)材料試驗機，這是此類試驗機，試驗載荷達1,000 kN。共振試驗系統(tǒng)的典型應用是標準試樣和部件（例如，活塞桿、曲軸和螺栓）疲勞試驗和耐久性試驗、在使用時承受動態(tài)載荷的部件（例如螺紋鋼）的生產(chǎn)和質(zhì)量控制、準靜態(tài)拉伸和壓縮試驗，以及CT和SEB試樣的斷裂力學試驗。

優(yōu)勢及特點

• 得益于堅固的四立柱機架，機架得到優(yōu)化，

• 從而具有精確的同軸度，

• 防止對試樣產(chǎn)生機械影響，

• 可得到精確的測量結(jié)果

• 長橫梁行程使短試樣和長試樣都能得到可靠的測試結(jié)果

• 較低的工作臺實現(xiàn)了符合人體工學的操作

• 得益于集成的橫梁位移測量系統(tǒng)，總能根據(jù)不同的試樣，重復地和精確地定義上下夾具之間的距離

• 無易損件，因而維護費用無需輔助設備（如液壓源、冷卻液、壓縮空氣）即可輕松安裝

材料和部件可能在承受動態(tài)載荷時過早失效。因此，材料在交變機械載荷下的性能是一個很重要的指標，必要的數(shù)據(jù)可通過試驗獲得。

在材料測試中，疲勞分為兩類：

測定低周疲勞強度 – 低周疲勞(LCF)試驗

測定有限壽命疲勞強度和高周疲勞強度 – 高周疲勞(HCF)試驗/S-N試驗

靜態(tài)試驗

得益于振蕩橫梁的機械固定裝置和軟件的部署，轉(zhuǎn)化成一臺的靜態(tài)材料試驗機。

大接觸面積和堅固的零部件保證了試驗機的高剛度。配合精確的橫梁導向，降低了對試樣不希望的機械影響。使用適合的附件，靜態(tài)和動態(tài)試驗可以在多樣的環(huán)境（溫度、腐蝕性介質(zhì)）下進行，高頻疲勞試驗機也可以通過配置用于扭轉(zhuǎn)和彎曲試驗。新的設備沒有中心主滾珠絲桿，使得測試區(qū)域的多功能性達到最大，意味著其可以測試很短的試樣或很大的部件。

高周疲勞試驗 / S-N試驗

在根據(jù)DIN 50100進行的高周疲勞試驗（也稱為S-N試驗）中，以中低循環(huán)振幅對試樣進行試驗。

ASTM E647標準疲勞裂紋擴展da/dN閾值dKth裂紋擴展曲線的區(qū)域I和II符合ASTM E647標準的裂紋擴展da/dN和閾值ΔKth是在恒定振幅下通過循環(huán)載荷測定的斷裂力學材料值。

裂紋擴展曲線

材料的裂紋擴展用裂紋擴展曲線來描述。該曲線分為三個區(qū)域：

區(qū)域I：低裂紋擴展速率；閾值ΔKth值，此時裂紋擴展剛剛開始

區(qū)域II：恒定裂紋擴展速率；用Paris曲線進行數(shù)學描述，疲勞裂紋擴展da/dN

區(qū)域III：高裂紋擴展速率；以斷裂結(jié)束，臨界應力強度因子K1C

裂紋擴展曲線的區(qū)域I和II

ASTM E647標準用于測定閾值ΔKth和疲勞裂紋擴展da/dN，著手應對的是裂紋擴展曲線的區(qū)域I和II。符合ASTM E647標準的裂紋擴展測定主要針對延展性材料。此處區(qū)分閾值ΔKth（區(qū)域I）和疲勞裂紋擴展da/dN（區(qū)域II）。

裂紋擴展曲線的區(qū)域I和II

ASTM E647標準用于測定閾值ΔKth和疲勞裂紋擴展da/dN，著手應對的是裂紋擴展曲線的區(qū)域I和II。符合ASTM E647標準的裂紋擴展測定主要針對延展性材料。此處區(qū)分閾值ΔKth（區(qū)域I）和疲勞裂紋擴展da/dN（區(qū)域II）。

符合ASTM E647標準的閾值ΔKth（區(qū)域I）

要測定閾值ΔKth（依據(jù)ASTM E647標準），在試驗開始時向試樣施加裂紋萌生區(qū)域載荷或更高載荷。通過持續(xù)降低載荷幅，裂紋擴展速率越來越慢。開始時，裂紋擴展相當迅速，接近試驗結(jié)束時，裂紋擴展速度持續(xù)減慢，直到裂紋停止，或直到裂紋速度da/dN至少達到10-7 mm/載荷變化。一旦達到該點，即可測定ΔKth。使用此方法，可以測定閾值ΔKth（區(qū)域I）和Paris曲線（區(qū)域II）。

ASTM E647標準描述了兩種閾值測定方法：

a)以恒定的應力比R進行測試

b)以恒定的最大應力強度進行測試

a)以恒定的應力比R進行測試

對于使用恒定應力比的方法，降低最大和最小應力強度以減小循環(huán)應力強度。

為了避免載荷隨裂紋長度增加而減小所產(chǎn)生的滯后效應，必須選擇合適的增量。ASTM E647標準慮及了增量下降和持續(xù)下降。當以增量方式下降時，力(P)在每個增量內(nèi)保持恒定。這導致應力強度短期增加（由于裂紋擴展），直到載荷再次減小。因此，根據(jù)ASTM E647標準，階梯高度不得超過各自較高載荷的10%，或者階梯寬度必須至少為0.5 mm。

b)以恒定的最大應力強度進行測試

除了應力比R保持恒定的方法外，ASTM E647標準還允許最大應力強度因子為恒定的方法。在該閾值測定方法中，從高循環(huán)應力強度因子開始，不斷增加最小應力強度，直到達到閾值。

符合ASTM E647標準的裂紋擴展da/dN（區(qū)域II）

要測定穩(wěn)定的裂紋擴展da/dN（依據(jù)ASTM E647標準），同時保持載荷幅，在整個試驗過程中，F(xiàn)max和Fmin須保持恒定。由于承重橫截面減小并導致裂紋的應力強度增加，裂紋擴展加速。

該研究方法可用于測定常規(guī)裂紋擴展曲線（區(qū)域II）和Paris曲線。 無法測定閾值ΔKth。

什么是Paris曲線？

裂紋擴展曲線的中心區(qū)域（區(qū)域II）為Paris曲線。

與循環(huán)應力強度因子dK相關的每次載荷變化的裂紋長度恒定增加(da/dN)為裂紋擴展曲線。在中心區(qū)域（區(qū)域II），裂紋擴展曲線可以用簡單的Paris定律方程進行數(shù)學描述：

Da/dN = C*(ΔK)m

該區(qū)域也稱為Paris曲線，因為此處穩(wěn)定的裂紋擴展意味著當用對數(shù)作圖時，曲線的斜率恒定。

針對靜態(tài)試驗、動態(tài)試驗和裂紋產(chǎn)生采用不同驅(qū)動概念的試驗機可用于測定裂紋擴展。

高頻疲勞試驗機可用于根據(jù)ASTM E647標準產(chǎn)生裂紋和執(zhí)行試驗。試驗系統(tǒng)基于彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)在磁場中發(fā)生振動，從而產(chǎn)生動態(tài)載荷。靜態(tài)預載荷通過集成的機電驅(qū)動器來施加。

2。電動式高頻共振試驗系統(tǒng)

POWER SWING MOT 共振測試儀測試系統(tǒng)中的通用，用于對部件和材料進行靜態(tài)和動態(tài)檢查

斷裂力學

斷裂力學檢測運行條件（功能、疲勞壽命...）下部件或材料中的裂紋增長、裂紋擴展和裂紋止裂性?？紤]到應力-時間函數(shù)，測定的材料特性會影響部件的設計和生產(chǎn)。

在許多行業(yè)部門（如航空航天或汽車工程）中，斷裂力學都發(fā)揮著重大作用。通過估算受裂紋影響部件（或材料）的壽命或剩余使用壽命，可以有針對性地定義檢查和維護間隔。

區(qū)分兩個概念：線彈性斷裂力學(LEFM)和屈服斷裂力學(YFM)。

線彈性斷裂力學(LEFM)

在線彈性斷裂力學（適用于脆性材料）中，材料行為屬于線彈性，直到發(fā)生無變形斷裂（不穩(wěn)定的裂紋擴展）。LEFM的一個經(jīng)典特性值是K1C，用于描述裂紋張開模式1期間的臨界(C)應力強度(K)。

屈服斷裂力學(YFM)

如果材料發(fā)生延展性失效，即裂紋發(fā)生塑性變形，則屈服斷裂力學概念適用。此處共有兩種定義，一種是通過裂紋環(huán)境中儲存的能量（J積分概念）測定特性值，另一種是通過裂紋擴展（CTOD“裂紋張開位移"）測定特性值。

斷裂力學的相關標準

ASTM E399-09 - 適用于金屬材料線彈性平面應變斷裂韌性K1C的標準試驗方法

ASTM E647 - 用于測量疲勞裂紋增長速率(da/dN)的標準試驗方法

ASTM E1820-11 - 用于測量斷裂韌性（金屬）的標準試驗方法

ISO 12135 - 用于測定準靜態(tài)斷裂韌性的統(tǒng)一試驗方法

金屬部件中的裂紋擴展

部件中或部件表面上的生產(chǎn)相關缺陷（每個部件都有）代表裂紋核，它們在載荷作用下促進了裂紋的形成。這些缺陷可轉(zhuǎn)化成裂紋，即可在技術上記錄的宏觀材料損傷。這稱為裂紋萌生階段。

在隨后的裂紋擴展階段，裂紋繼續(xù)存在于部件中，直到裂紋前面的應力強度K超過臨界值，然后部件會突然失效。

在單調(diào)或循環(huán)加載的部件中，裂紋以穩(wěn)定（臨界前狀態(tài)）或不穩(wěn)定（臨界狀態(tài)）形式擴展。對于脆性材料，可臨界應力幅值K1C，此值的測定請參見ASTM E399。如果不斷增長的裂紋的應力強度K低于K1C，則裂紋穩(wěn)定擴展，并可在移除載荷后隨時停止。如果高于K1C值，則裂紋會不穩(wěn)定擴展，而且部件將會突然失效。

裂紋增長曲線可分為三個區(qū)域：

區(qū)域I：閾值ΔKth

區(qū)域II：疲勞裂紋增長da/dN

區(qū)域III：臨界應力強度因子K1C（斷裂韌性）

斷裂力學中的試樣形狀

斷裂力學中使用不同的試樣形狀。形狀的選擇取決于標準和待測試的可用材料。標準化的試樣形狀在標準中加以描述，以使測試結(jié)果具有可比性。

C(T)試樣

斷裂力學中的試樣形狀是緊湊型拉伸試樣。它用于根據(jù)ASTM E399/E647標準進行測試。

標準中還列出了其他試樣形狀。各種形狀的選擇依據(jù)是行業(yè)和可用的原材料：

M(T)試樣 - 中型拉伸試樣，適用于根據(jù)ASTM E647標準進行測試

ESE(T)試樣 - 偏心荷載單邊裂紋拉伸試樣，適用于根據(jù)ASTM E647標準進行測試

SE(B)試樣 - 單邊彎曲試樣，適用于根據(jù)ASTM E399標準進行測試

DC(T)試樣 - 圓盤緊湊型拉伸試樣，適用于根據(jù)ASTM E399標準進行測試

A(T)試樣 - 圓弧緊湊型拉伸試樣，適用于根據(jù)ASTM E399標準進行測試

A(B)試樣 - 圓弧彎曲試樣，適用于根據(jù)ASTM E399標準進行測試

ASTM E399: 標準臨界應力強度因子K1C（K概念

裂紋擴展曲線的區(qū)域III

臨界應力強度因子K1C描述材料抵抗裂紋擴展的能力。 應力強度因子也稱為斷裂強度。 ASTM E399標準描述了在恒定振幅的循環(huán)載荷下測定斷裂力學材料特性值。

裂紋擴展曲線

材料的裂紋擴展用裂紋擴展曲線來描述。該曲線分為三個區(qū)域：

區(qū)域I：低裂紋擴展速率；閾值ΔKth值，此時裂紋擴展剛剛開始

區(qū)域II：恒定裂紋擴展速率；用Paris曲線進行數(shù)學描述，疲勞裂紋擴展da/dN

區(qū)域III：高裂紋擴展速率；以斷裂結(jié)束，臨界應力強度因子K1C

ASTM E399：

ASTM E399標準用于測定臨界應力強度因子K1C，著手應對的是裂紋擴展曲線的區(qū)域III。

K1C測定通常在脆性材料上進行。首先，根據(jù)ASTM E399標準，通過預制裂紋在試樣中產(chǎn)生規(guī)定的裂紋。在距達到規(guī)定裂紋長度2.5%的位置，減小應力強度。

在下一步中，以恒定速率拉動試樣，直到其斷裂并達到KQ值。試驗后，根據(jù)試樣寬度、裂紋長度和材料的規(guī)定塑性延伸強度設置測定的KQ值。如果該比率滿足標準中規(guī)定的有效性標準，則將KQ聲明為有效的K1C值。

使用合適的裂紋張開位移引伸計和計算合規(guī)性方法測定裂紋擴展。

除了常見的緊湊拉伸(CT)試樣外，彎曲試樣(SEB)也可用于測定臨界應力強度K1C。

使用高頻疲勞試驗機進行斷裂韌性試驗

將CT試樣夾在Vibrophore高頻疲勞試驗機中，通過振蕩產(chǎn)生規(guī)定的裂紋。通過振蕩橫梁的機械夾持裝置，也可以用高頻疲勞試驗機執(zhí)行拉伸試驗。

使用電液伺服疲勞試驗機進行斷裂韌性試驗

電液伺服疲勞試驗機可用于產(chǎn)生預制裂紋并執(zhí)行隨后的拉伸試驗。

ASTM E399標準的相關產(chǎn)品：試驗機

使用電液伺服疲勞試驗機，根據(jù)ASTM E399標準測定應力強度因子K1C的過程可以一直運行直至完成，也就是說，無需重新夾持試樣。

ASTM E399: 標準臨界應力強度因子K1C（K概念

裂紋擴展曲線的區(qū)域III

臨界應力強度因子K1C描述材料抵抗裂紋擴展的能力。 應力強度因子也稱為斷裂強度。 ASTM E399標準描述了在恒定振幅的循環(huán)載荷下測定斷裂力學材料特性值。

ASTM E647標準疲勞裂紋擴展da/dN閾值dKth

裂紋擴展曲線的區(qū)域I和II

符合ASTM E647標準的裂紋擴展da/dN和閾值ΔKth是在恒定振幅下通過循環(huán)載荷測定的斷裂力學材料值。

相關產(chǎn)品

針對靜態(tài)試驗、動態(tài)試驗和裂紋產(chǎn)生采用不同驅(qū)動概念的試驗機可用于測定裂紋擴展。

高頻疲勞試驗機可用于根據(jù)ASTM E647標準產(chǎn)生裂紋和執(zhí)行試驗。試驗系統(tǒng)基于彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)在磁場中發(fā)生振動，從而產(chǎn)生動態(tài)載荷。靜態(tài)預載荷通過集成的機電驅(qū)動器來施加。