金属疲劳试验方法.doc

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1、铝合金疲劳实验李慕姚一﹑实验目的1.观察疲劳失效现象和断口特征。2.了解测定材料疲劳极限的方法。二、实验设备1.疲劳试验机。2.游标卡尺。三﹑实验原理及方法在交变应力的应力循环中，最小应力和最大应力的比值r=（2-16）称为循环特征或应力比。在既定的r下，若试样的最大应力为σ，经历N1次循环后，发生疲劳失效，则N1称为最大应力为σ时的疲劳寿命（简称寿命）。实验表明，在同一循环特征下，最大应力越大，则寿命越短；随着最大应力的降低，寿命迅速增加。表示最大应力σmax与寿命N的关系曲线称为应力-寿命曲线或S-N曲线。碳

2、钢的S-N曲线如图2－31所示。从图线看出，当应力降到某一极限值σr时，S-N曲线趋近于水平线。即应力不超过σr时，寿命N可无限增大。称为疲劳极限或持久极限。下标r表示循环特征。实验表明，黑色金属试样如经历107次循环仍未失效，则再增加循环次数一般也不会失效。故可把107次循环下仍未失效的最大应力作为持久极限σr。而把N0=107称为循环基数。有色金属的S-N曲线在N>5×108时往往仍未趋于水平,通常规定一个循环基数N0,例如取N0=108,把它对应的最大应力作为“条件”持久极限。工程问题中，有时根据零件寿命的

3、要求，在规定的某一循环次数下，测出σmax，并称之为疲劳强度。它有别于上面定义的疲劳极限。用旋转弯曲疲劳实验来测定对称循环的疲劳极限σ-1.设备简单最常使用。各类旋转弯曲疲劳试验机大同小异，图2-32为这类试验机的原理示意图。试样1的两端装入左右两个心轴2后，旋紧左右两根螺杆3。使试样与两个心轴组成一个承受弯曲的“整体梁”上，它支承于两端的滚珠轴承4上。载荷P通过加力架作用于“梁”上，其受力简图及弯矩图如图2-33所示。梁的中段（试样）为纯弯曲，且弯矩为M=Pɑ。“梁”由高速电机6带动，在套筒7中高速旋转，于是试

4、样横截面上任一点的弯曲正应力，皆为对称循环交变应力，若试样的最小直径为dmin，最小截面边缘上一点的最大和最小应力为＝，＝-(2-17)式中I=d。试样每旋转一周，应力就完成一个循环。试样断裂后，套筒压迫停止开关使试验机自动停机。这时的循环次数可由计数器8中读出。四﹑实验步骤（1）测量试样最小直径dmin；（2）计算或查出K值；（3）根据确定的应力水平σ’(4)将试样安装于套筒上，拧紧两根连接螺杆，使与试样成为一个整体；（5）试样断裂或记下寿命N，取下试样描绘疲劳破坏断口的特征。五﹑实验结果处理1dmin=10m

5、m2应力-时间图3应力应变曲线4S-N曲线