USF-2000A 采用压电元件产生的20kHz 振动波形,经放大后加载到试样上,实现高速 度的疲劳试验。能测试通常难度很大的 109 、1010 次的疲劳强度,可在约 10 分钟内生 成 107 次的数据。
近年来,超高周次承载部件越来越多,金属材料超高周疲劳测试需求与日俱增, 超声疲劳方法是完成超高周疲劳的有效手段之一。相比高周疲劳,超声疲劳由于试验 频率大幅提高,试样尺寸设计、应力控制等都和高周疲劳不同,已不适宜采用高周疲 劳试验标准。
4 月25 日,由 TC183(全国钢标准化技术委员会)归口, TC183SC4(全国钢标准 化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会)执行 ,中国钢铁工业协会主管的国家标 准《金属材料 超高周疲劳 超声疲劳试验方法》正式发布,并将于 2024 年 11 月 1 日 施行。
背景
通常认定如果循环次数大于 107,样品就不会断裂,所以所有的工业品必须在这 个疲劳极限以下进行设计,尽管如此,事故仍可能发生。
随着工业技术的发展,许多金属零件的设计疲劳寿命逐渐增加,金属材料的高周 疲劳行为已成为一项研究重点。金属疲劳是指机器、车辆或结构件的金属零件因反复 施加应力或载荷而引起的弱化状态最终导致断裂的现象。因此,为了确保机器、车辆 等的质量,需要对其零件进行疲劳检测。
超声波疲劳试验是一种共振式的疲劳试验方法,通过压电原件产生 20kHz 振动波 形,经放大后加载到样品上,实现高速度的疲劳试验,可快速地检测各种工业材料的 疲劳极限。
标准解读
超声疲劳试验采用超声发生器产生 20kHz 的电信号,压电陶瓷换能器将电信号转 换成相同频率的机械振动,经位移放大器放大后传递至试样,在试样中产生谐振波,
使试样获得频率约为 20kHz 按正弦波变化的轴向位移和应力。
2 试样
超声疲劳试验常用的试样类型有漏斗形、等截面圆形和板状。设计超声疲劳试样 尺寸时,尺寸组合应满足试验系统谐振频率为 20kHz 的谐振条件,否则试样将不能起 振,试验无法进行。设计试样尺寸之前应先根据 GB/T 38897 确定材料的动态弹性模 量,再根据材料的密度和不同形状试样的几何尺寸理论公式计算满足试验谐振频率的 端部长度值。
岛津方案
岛津超声波试验系统可参照 GB/T 43896-2024《金属材料 超高周疲劳 超声疲劳 试验方法》的测试方法对样品进行测试。
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