| 加载方式 | 试样旋转,施加恒定弯矩(弯曲应力) | 试样固定,施加交变拉-压轴向力(拉压或拉-拉) |
| 应力分布 | 表面应力Zui大(表层先开裂),心部应力为0 | 整个截面应力均匀(名义应力相同) |
| 试样形状 | 光滑圆柱形 + 细腰(R角过渡) | 等截面圆棒或板材(哑铃状) |
| 应力比 R | 固定为 R =-1(对称循环,平均应力为0) | 可任意设定(R = -1, 0, 0.1, ...) |
| 应用场景 | 轴类零件(传动轴、连杆、弹簧) | 结构件(机翼梁、压力容器、螺栓) |
| 试验效率 | 高(可同时多根做,高频旋转) | 较低(需液压伺服控制,频率受限) |
GB/T 4337-2015(金属材料 疲劳试验旋转弯曲方法)——现行有效
ISO 1143:2021(Rotatingbar bending fatigue testing)
ASTM E2948-14(同轴加载旋转弯曲疲劳试验)
形状:光滑圆柱形,两端有夹持端,中间为细腰试验段(直径通常5mm~12mm),R角(圆弧过渡)≥3d以避免应力集中。
表面粗糙度:试验段 Ra ≤0.2μm(必须抛光,因为疲劳裂纹起源于表面)。
表面残余应力:严禁喷砂、喷丸等表面强化处理(除非研究目的),否则测出的不是材料本征疲劳极限。
| 转速 | 通常 3000 r/min ~ 10000 r/min(高频,加快试验进度) |
| 应力循环次数 | 设定 N =10⁷(钢铁)或 10⁸(有色金属)作为“疲劳极限”判定基准 |
| 加载方式 | 恒定弯矩,通过砝码或弹簧加载(四点弯曲或悬臂弯曲) |
| 温度 | 室温(除非高温疲劳试验) |
采用升降法( staircasemethod):在预期疲劳极限附近,逐级改变应力幅(步长一般为预估极限的3%~5%),记录每根试样在设定循环次数(如10⁷)下是否断裂。
Zui终计算 疲劳极限 σ−1σ−1(即10⁷次循环下50%存活率的应力幅),公式:
σ−1=σ0+Δσ(AB±0.5)σ−1=σ0+Δσ(BA±0.5)
其中 σ0σ0 为Zui低应力级,ΔσΔσ 为应力步长,AA 为事件(断裂/通过)加权和,BB 为总事件数。
| 45钢(正火) | (0.40~0.45) × RmRm |
| 40Cr(调质) | (0.45~0.50) × RmRm |
| 铝合金7075-T6 | (0.30~0.35) × RmRm |
具体合格值以图纸或订货协议为准,不得自行套用经验值。
GB/T 3075-2021(金属材料轴向疲劳试验方法)——现行有效
ISO 1099:2017(Metallicmaterials — Axial fatigue testing)
ASTM E466-21(恒定振幅轴向疲劳试验)
形状:等截面圆棒(直径6mm~12mm)或等厚度矩形板(厚度 2mm~10mm),试验段通体等径(无细腰)。
夹持端:液压夹头或螺纹夹持(螺纹夹持需特别注意螺纹根部应力集中)。
表面粗糙度:试验段 Ra ≤0.4μm(较旋转弯曲宽松,因心部也受力)。
| 波形 | 正弦波(标准)、三角波、方波(特殊) |
| 应力比 R | 根据工况设定:R = -1(完全对称),R = 0(脉动拉-拉),R =0.1(常用) |
| 频率 | 依据设备能力:液压伺服 10Hz~100Hz;谐振高频100Hz~1000Hz(小心试样发热) |
| 循环基数 | 钢铁通常 10⁷,有色金属/不锈钢 10⁸ |
S-N曲线(应力-寿命曲线):横轴为对数循环次数 lgNlgN,纵轴为应力幅 σaσa 或Zui大应力 σmaxσmax。
条件疲劳极限:对应 N = 10⁷次不破坏的Zui大应力幅(记为 σa,107σa,107 或 σ0.1σ0.1 等,需注明R 值)。
数据统计:至少取 12~15根 试样,覆盖 5~6个应力水平,才能拟合有效S-N曲线。
例:某汽车半轴用钢,要求 R= -1,N=5×10⁶ 次下,σa≥350σa≥350 MPa。
合格标准只在产品技术条件中规定,标准本身不给出具体数值。
旋转弯曲疲劳检测 , 单轴疲劳测试
建筑石材检测,生物质检测,水质检测
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