設(shè)備工作原理

鋁型材的疲勞破壞是指材料在遠低于其靜態(tài)強度的循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用下，經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)后發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。
試驗機通過模擬實際使用中的交變載荷環(huán)境（如拉伸 - 壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等循環(huán)應(yīng)力），對鋁型材試樣施加周期性載荷，記錄材料在不同循環(huán)次數(shù)下的應(yīng)力 - 應(yīng)變響應(yīng)，直至試樣發(fā)生疲勞斷裂。終通過分析數(shù)據(jù)得出材料的疲勞極限（即材料能承受無限次循環(huán)而不破壞的大應(yīng)力值）、S-N 曲線（應(yīng)力 - 壽命曲線）等關(guān)鍵指標，為材料選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。

主要組成部分

加載系統(tǒng)

核心部件，負責提供循環(huán)載荷，常見加載方式包括：

軸向加載（拉伸 - 壓縮循環(huán)）：適用于測試鋁型材在軸向力作用下的疲勞性能，如連桿、支撐柱等部件。

彎曲加載（三點彎曲、四點彎曲循環(huán)）：模擬梁類鋁型材的受力狀態(tài)，如建筑中的橫梁、汽車底盤構(gòu)件。

扭轉(zhuǎn)加載：針對需要承受扭矩的鋁型材，如傳動軸等。

驅(qū)動方式多為電液伺服驅(qū)動（高精度、大載荷）或電機伺服驅(qū)動（低噪音、高頻率）。

控制系統(tǒng)

采用計算機控制，可精確設(shè)定載荷大小、頻率（通常 0.1-100Hz）、波形（正弦波、方波、三角波等）及循環(huán)次數(shù)。

配備閉環(huán)反饋系統(tǒng)，實時監(jiān)測載荷、位移、應(yīng)變等參數(shù)，確保加載精度（一般載荷控制精度≤±1%）。

測量系統(tǒng)

傳感器：包括力傳感器（測量載荷）、位移傳感器（測量試樣變形）、應(yīng)變片（貼在試樣表面，記錄局部應(yīng)變）。

數(shù)據(jù)采集與分析軟件：自動記錄循環(huán)次數(shù)、應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線，生成 S-N 曲線、疲勞壽命分布等報告。

試樣夾持系統(tǒng)

根據(jù)鋁型材的形狀（如棒材、板材、異型材）設(shè)計專用夾具，確保試樣在加載過程中不打滑、不產(chǎn)生附加應(yīng)力，夾持方式包括楔形夾、螺紋夾、液壓夾等。

安全保護系統(tǒng)

包含過載保護（當載荷超過設(shè)定值時自動停機）、限位保護（防止試樣過度變形）、急停按鈕等，保障設(shè)備和操作人員安全。

主要技術(shù)參數(shù)

試驗力：100kN

試驗力精度：≤±0.5%

橫梁移動速度：0.01～600mm/min

速度精度：≤±0.2%

應(yīng)力 / 應(yīng)變速率：精度≤±0.5%

大變形引伸計分辨力：0.1μmm

試驗頻率范圍：0.01-30Hz

位移行程：±75mm

垂直試驗空間：夾具間距離 50-500mm

相關(guān)依據(jù)標準

GB/T 24176—2009《金屬材料疲勞試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計方案與分析方法》：側(cè)重于金屬材料疲勞試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，為鋁型材疲勞性能試驗數(shù)據(jù)的處理提供了統(tǒng)計方法和方案，可用于計算中值疲勞極限和安全疲勞極限等。

GB/T 37616—2019《鋁合金擠壓型材軸向力控制疲勞試驗方法》：規(guī)定了室溫下（10℃~35℃）鋁合金擠壓型材受軸向等幅力控制的疲勞試驗方法，適用于鋁合金擠壓型材規(guī)定應(yīng)力水平下的疲勞壽命測定，以及規(guī)定循環(huán)次數(shù)條件下的疲勞強度測定。標準對試樣形狀、尺寸及偏差、制備方法等進行了詳細規(guī)定，還要求疲勞試驗機應(yīng)滿足 JJG556 的要求。

GB/T 3075—2021《金屬材料疲勞試驗軸向力控制方法》：是金屬材料疲勞試驗的通用標準，規(guī)定了軸向力控制下金屬材料疲勞試驗的方法，包括試驗設(shè)備、試樣、試驗程序和結(jié)果處理等內(nèi)容，鋁型材的軸向疲勞試驗可依據(jù)此標準進行。