1.
試驗(yàn)原理： 對(duì)一根經(jīng)過精密加工的標(biāo)準(zhǔn)化試樣，沿其縱軸方向施加一個(gè)周期性變化的力（F）。這個(gè)力可以是正弦波、三角波或其他波形，從而在試樣的最小橫截面上產(chǎn)生交變應(yīng)力（σ = F / A）。試驗(yàn)持續(xù)進(jìn)行，直到試樣發(fā)生破壞或達(dá)到預(yù)定的循環(huán)次數(shù)（如10^7周次）而不破壞為止。 2.
力控制的特點(diǎn)： ?
“力”為直接控制量：試驗(yàn)機(jī)嚴(yán)格控制和監(jiān)測施加在試樣上的力（F），保持其幅值恒定。 ?
應(yīng)力與力成正比：由于試樣的橫截面積（A）是固定的，因此應(yīng)力（σ）與力（F）成正比。通過控制力就間接控制了應(yīng)力。 ?
適用于高周疲勞：該方法主要用于高周疲勞區(qū)域，即失效循環(huán)次數(shù)較高（通常Nf > 10^4 ~ 10^5），應(yīng)力水平較低，材料主要處于彈性變形階段。 3.
試驗(yàn)參數(shù)： ?
對(duì)稱循環(huán)：R = -1（如最大拉應(yīng)力與最大壓應(yīng)力相等） ?
脈動(dòng)循環(huán)：R = 0（如從零到最大拉應(yīng)力） ?
應(yīng)力比（R）：一個(gè)循環(huán)中最小應(yīng)力與最大應(yīng)力的比值（R = σ_min / σ_max）。常見情況有： ?
頻率（f）：單位時(shí)間內(nèi)載荷循環(huán)的次數(shù)。頻率的選擇應(yīng)避免產(chǎn)生過多的熱量影響試樣溫度，或引起共振。 ?
波形：通常使用正弦波。
1.
試驗(yàn)設(shè)備： ?
高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)或電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)：必須能夠精確地產(chǎn)生和控制軸向力，并具有高精度的力傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制。 ?
對(duì)中裝置：至關(guān)重要。必須確保施加的力與試樣軸線高度一致，防止產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力，保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 2.
試樣要求： ?
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了多種試樣形狀，如圓形橫截面試樣和矩形橫截面板狀試樣。 ?
試樣的加工質(zhì)量要求極高，特別是夾持端和平行段（工作部分）的同心度、表面光潔度（避免刀痕和劃傷成為疲勞源），其尺寸需精確測量。
1.
試驗(yàn)流程： ?
試樣準(zhǔn)備與測量：精確加工試樣并測量其最小橫截面尺寸。 ?
安裝與對(duì)中：將試樣小心安裝到試驗(yàn)機(jī)夾頭中，并使用對(duì)中裝置確保最佳對(duì)中狀態(tài)。 ?
設(shè)置參數(shù)：設(shè)置力幅、應(yīng)力比（R）、頻率和終止條件。 ?
進(jìn)行試驗(yàn)：啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，持續(xù)運(yùn)行直至試樣斷裂或達(dá)到循環(huán)基數(shù)。 ?
記錄數(shù)據(jù)：記錄每個(gè)試樣的應(yīng)力水平（S）和最終失效的循環(huán)次數(shù)（Nf）或未失效的循環(huán)次數(shù)。 2.
結(jié)果處理與S-N曲線： ?
將不同應(yīng)力水平下得到的一組（S, N）數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制在雙對(duì)數(shù)或半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上。 ?
通過統(tǒng)計(jì)方法（如最小二乘法）擬合出S-N曲線（應(yīng)力-壽命曲線）。 ?
對(duì)于有疲勞極限的材料（如鋼鐵），可確定其條件疲勞極限，即經(jīng)受特定大循環(huán)次數(shù)（如10^7次）而不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力幅值。
?
航空航天：為發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、起落架、機(jī)身結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部件的選材和壽命預(yù)測提供數(shù)據(jù)。 ?
汽車工業(yè)：用于測試曲軸、連桿、懸掛系統(tǒng)等部件的疲勞性能。 ?
軌道交通：評(píng)估車輪、車軸、軌道材料的可靠性。 ?
能源裝備：為風(fēng)電轉(zhuǎn)子、核電部件、壓力容器的安全設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 ?
材料科學(xué)研究：評(píng)價(jià)新開發(fā)合金的疲勞特性，研究熱處理、表面處理等工藝對(duì)疲勞性能的影響。
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