疲勞試驗機的分類原理及發展
瀏覽：次 2021-03-03 08:27:15
疲勞試驗機，是一種主要用于測定金屬及其合金材料在室溫狀態下的拉伸、壓縮或拉、壓交變負荷的疲勞性能試驗的機器。那疲勞試驗機的分類原理以及它的發展是什么呢？帶著問題，讓技術人員帶領我們去詳細的了解吧！
一：疲勞試驗機的分類原理及發展
疲勞試驗機，是一種主要用于測定金屬及其合金材料在室溫狀態下的拉伸、壓縮或拉、壓交變負荷的疲勞性能試驗的機器。在實際工作生產中許多構件和零件都是在交變應力作用下產生破壞，如齒輪的嚙合破壞、曲軸的斷裂、連桿的斷裂、彈簧的失效、葉片的斷裂以及比較大型的橋梁疲勞斷裂事故等，對這些大型的事故原因進行研究后發現，雖然使用的強度未超過其屈服強度，但因為不斷受交變應力作用，形成疲勞破壞失效。據不完全統計，在所用失效形式中，疲勞失效占整個零件失效約八成左右。對人們的生產生活造成極大的人身傷害和財產損失。因此，對于疲勞的研究引起科研人員的重視。經過科學的實踐研究證明，實際生產中的零部件結構壽命不能通過理論的方法對它進行預測與計算。所以，進行零部件、材料構件的疲勞試驗，測試其抗疲勞斷裂性能、計算其疲勞壽命是國內外預防疲勞破壞的主要方法。
1、疲勞試驗機的分類
1)、按照試樣承受的應力狀態分類：
(1)、旋轉彎曲疲勞試驗機(純彎曲和懸臂彎曲);
(2)、交變拉壓疲勞試驗機;
(3)、交變扭轉變形疲勞試驗機;
(4)、復合多種變形應力疲勞試驗機。
2)、按照提供動力的原理，即激振的原理，將疲勞試驗機分為如下幾種形式
(1)、曲柄偏心機構為驅動裝置，提供動力激振的疲勞試驗機;
(2)、利用恒定力(離心力或扛扦琺碼)加荷機構為驅動裝置，提供激振的疲勞試驗機;
(3)、利用壓縮空氣，運用壓縮的空氣為驅動力激振的疲勞試驗機;
(4)、利用電磁、電動和磁致伸縮為驅動提供激振動力的疲勞試驗機;
(5)、利用電氣液壓為驅動裝置，為激振提供動力的疲勞試驗機。
通過疲勞試驗，求得測試件的S-N曲線，試驗時間漫長。特別是當試驗機單位時間內的交變應力往復次數(即頻率)較低時，試驗周期更長。為了提高試驗效率，高頻試驗機不斷被各國科研人員研制成功。
2、高頻疲勞試驗機研究國內外現狀
疲勞試驗機按頻率分為低頻疲勞試驗機、中頻疲勞試驗機、高頻疲勞試驗機、超高頻疲勞試驗機。低頻低于30Hz的稱為低頻疲勞試驗機，30-100Hz的稱為中頻疲勞試驗機，100-300Hz的稱為高頻疲勞試驗機。300Hz以上的稱為超高頻疲勞試驗機。機械與液壓式一般為低頻，機電驅動為中頻和低頻，電磁諧振式為高頻，氣動式和聲學式為超高頻。
國外對高頻疲勞試驗機的研究開發相比國內早很多，瑞士Amsler和英國Instron公司對高頻疲勞試驗機的研發比中國相對較早。而中國國內對于高頻疲勞試驗機的研究相對滯后，主要的研究廠家為長春試驗機研究所和紅山試驗機廠兩家。在上世紀50年代末期，參考瑞士Amsler公司的10HFP422為主要的研究對象，對其進行學習、分析、研究，1968年末國內參照英國Instron公司的許多產品，特別是英國公司的1603型機器，這種機型的技術對國內的高頻試驗機的制造有著重大的影響，該機型主機結構方面和電控單元在70年代時引領高頻疲勞試驗機的發展，所以國內高頻疲勞試驗機在發展過程中又借鑒了許多Instron的新技術和Amslerd的機械單元和電控單元產品。
從疲勞試驗機的控制單元系統來看，國內設計、制造的疲勞試驗機主要分為兩大類：第一類以線性掃頻幅度為控制單元系統(AMSLER公司主要機型多采用此種系統)，第二類為PWM脈沖調寬型控制系統(INSTRON公司主要機型多采用此種結構)。
歸納總結我國目前研制的疲勞試驗機，國內對于疲勞試驗機的控制系統主要借鑒國外技術。控制單元系統主要有：一是將線性掃頻幅度技術應用到控制系統，這種控制技術原理主要是載荷傳感器的反饋與移相掃頻相結合的原理來控制起振相位，這種技術主要是借鑒于瑞
AMSLER公司的10HFP422型號的高頻疲勞試驗機的控制單元系統;二是將PWM脈沖調寬技術應用到控制單元系統中，這種技術主要是借鑒于英國Instmn公司高頻疲勞試驗機產品，經國內研發改進并應用。
3、簡述高頻疲勞試驗機原理
根據疲勞試驗機的驅動方式和驅動單元的不同，可分為：電磁驅動型、電液伺服型、氣壓驅動型、杠桿、離心機構驅動型、曲柄機構驅動型等多種形式的疲勞試驗機。
其中，以電磁力為驅動單元的高頻疲勞試驗機的工作原理是利用系統的共振現象來工作的。電磁驅動疲勞試驗機的機械結構是由機架、電磁振動器、振動彈簧、載荷傳感器、試件和配重質量塊組成整機的振動系統。動力單元中有由電磁振動器提供振動動力源來提供激勵，形成振動源。若電磁振動器輸出的激振力的頻率相位值與整機系統的固有頻率相同，則整個振動系統產生共振，則配重質量物體在整機上產生共振現象，輸出的慣性力往復作用于被測試試件上，以此完成疲勞測試。
電液伺服型疲勞試驗機是以恒壓伺服液壓泵站作為動力源來對試件進行加載。氣壓驅動型疲勞試驗機是以恒壓伺服氣壓泵站作為動力源來對試件進行加載。杠桿、離心機構驅動型和曲柄機構驅動型疲勞試驗機依靠機械結構的直線行程來構成機器的動力源。
4 、高頻疲勞試驗機發展趨勢
更加的人性化
未來的疲勞試驗機的發展是更加的人性化，從設備的構思到設計到生產到售賣再到我們用戶手中，每一步都是依人性化為第一考慮點。可以更好的更加方便的被我們使用，比如，符合人體工程學的設備設計等等。
更加的智能化
疲勞試驗機在未來的發展中將會更加的智能化。比如，它可以智能的開機和智能的關機，以及智能的自動抓取試樣，在試驗的時候實時傳送數據并比對數據，在做完試驗后，又可以智能的取下試樣保存試驗數據并然后抓取另外一份要試樣的樣品。
更加的功能化
試驗機種類非常的多，但是一類試驗機也只能做一類的試驗，雖然市面上有萬能試驗機，可是它真的是萬能的嘛，我看未必，所以在未來疲勞試驗機的發展中，試驗機功能也會實現整合，一臺試驗機可以做好幾類的試驗，真正的實現“萬能”。科學技術的發展可以推動試驗機的發展，疲勞試驗機也將更加的人性化、智能化和功能化。
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