疲劳试验
循环载荷下的材料疲劳
在疲劳试验中，材料疲劳是通过一个具有相应测试频率的循环载荷来诱发的。这可能涉及拉伸或压缩中的脉动加载试验，以及对拉伸和压缩部件进行的交变载荷试验。
疲劳试验中的材料失效通常发生在远低于静态强度极限的情况下。
疲劳试验的结果通常以应力-载荷循环图的形式呈现。这里绘制了试样断裂循环数随循环应力振幅的变化图。
疲劳试验一方面用于测定特性值，另一方面用于测定疲劳寿命。高周疲劳试验 / S-N试验
在根据DIN 50100进行的高周疲劳试验（也称为S-N试验）中，以中低循环振幅对试样进行试验。低周疲劳(LCF)试验
在根据ISO 12106 / ASTM E606进行的低周疲劳(LCF)试验中，试样在高周幅和塑性变形下进行试验。在材料疲劳试验中测定不同的特性值：
S-N曲线/Woehler曲线 | S-N图/Woehler图
结构件耐久性
疲劳寿命
低周疲劳(LCF)强度
有限寿命疲劳强度
高周疲劳(HCF)强度S-N曲线 / Woehler曲线
S-N曲线表示材料断裂前可承受的荷载变化总和。它是根据DIN 50100在恒定振幅下施加载荷（也称为S-N试验）从高周疲劳试验中得出的，并且分为低周疲劳K、有限寿命疲劳Z和高周疲劳D这几个区域。
按照循环数N划分这几个区域
循环数为100-30,000是低周疲劳
循环数约为2,000,000是有限寿命疲劳
循环数无限是高周疲劳
从S-N图中，您可以读取特定载荷幅的载荷变化最大次数。它取决于材料特性、力和载荷施加类型（脉冲压缩载荷、脉冲拉伸载荷或交变载荷）。
光滑材料试样的S-N曲线（应力比R = -1）
在我们的示例中，标称应力幅Sa和循环数N采用的是对数法。在双对数表示中，有限寿命疲劳区域代表一条直线。生成的曲线指定为S-N曲线。
S-N曲线描述：
Rm静态强度（这里为拉伸强度）
Sa标称应力幅
SaD高周疲劳强度
N容许循环数
ND边缘载荷循环数
NG循环数阈值
K低周疲劳 / 低周疲劳强度
Z有限寿命疲劳 / 有限寿命疲劳强度
D高周疲劳 / 高周疲劳强度低周疲劳
低周疲劳K的载荷循环数范围约为104到105。
低周疲劳强度通过低周疲劳(LCF)试验测定。在这个范围中，材料和部件所受的应力达到在循环过程中发生塑性变形的程度，并且材料在早期阶段失效。Coffin-Manson模型通常用于更详细的表示。
在四分之一循环内导致试样断裂的载荷称为静态强度，也可通过拉伸试验测定。有限寿命疲劳
有限寿命疲劳Z是循环数介于104到2·106之间的范围（取决于材料）。在有限寿命疲劳范围内，试样总是达到失效标准条件（如裂纹或断裂）。
有限寿命疲劳强度通过高周疲劳(HCF)试验测定。试验结束后，测试结果是一个载荷幅下的载荷循环数。
有限寿命疲劳曲线
在双对数表示中，S-N曲线几乎是直的。该曲线（斜率为-k）被称为有限寿命疲劳曲线。高周疲劳
高周疲劳D表示材料在循环加载期间无明显疲劳或失效迹象的情况下能够承受的应力极限。高周疲劳在高周疲劳试验期间测定。
在高周疲劳区域，确定了有限的循环数NG。如果试样在达到此有限的循环数之前失效，则视为“失效”。在高周疲劳试验期间，能够承受1,000,000次以上循环而无断裂的材料被视为抗疲劳材料。
高周疲劳概念产生明显低于静态概念的允许应力。
高周疲劳范围内的S-N (Woehler)曲线过程分为3类：
S-N曲线的水平过程：铁素体钢常出现明显的高周疲劳强度或长期疲劳强度
S-N曲线以较小的倾角进一步下降：经常发生在奥氏体钢或铝上
在初始水平过程之后，S-N曲线在大约108次循环后下降：内部缺陷导致表面下面出现裂纹
测定S-N曲线的相关标准
DIN 50100 - 载荷控制疲劳试验 – 金属试样和部件恒定载荷幅循环试验的执行和评估
ASTM E466-15 - 金属材料力控制恒定振幅轴向疲劳试验标准规程
ISO 1099 - 金属材料 - 疲劳试验 - 轴向力控制法
DIN EN 6072 - 航空航天系列 - 金属材料 - 试验方法 - 等幅疲劳试验
测定S-N曲线的试验高周疲劳试验（S-N试验），按照DIN 50100、ASTM E466-15、ISO 1099标准
高周疲劳(HCF)试验
在根据DIN 50100/ASTM E466-15/ISO 1099进行的高周疲劳试验（也称为S-N试验）中，通过周期性变化的（循环）载荷对材料或部件施加应力。ASTM D3479介绍了对复合材料的试验。
高周疲劳试验用于测定拉伸、压缩、弯曲和扭转载荷下的有限寿命疲劳强度和高周疲劳强度。特别是对于部件，高周疲劳试验可以测定薄弱点，然后通过结构或材料改变消除这些薄弱点。低周疲劳强度不是高周疲劳试验的考虑因素 - 它是在低周疲劳试验中测定的。
在高周疲劳试验中，载荷幅和平均载荷在单级疲劳试验中是恒定的。根据载荷幅的大小，可以在试样失效前以不同的频率施加。根据DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099执行高周疲劳试验
在高周疲劳试验中，测定材料或部件的有限寿命疲劳强度和高周疲劳强度。为此会循环加载大量试样。
进行S-N试验，直到试样出现规定的失效（断裂、裂纹）。
该试验定义了特定的循环数（循环数阈值）。如果试样达到此循环数阈值而无可识别的失效，则认为其是耐用的或称为跳动试样。
在每次高周疲劳试验中，循环载荷的平均应力、高应力和低应力是恒定的。对于同一S-N曲线上的试验，要么只改变平均应力，要么只改变高应力与低应力之比。
S-N曲线（Woehler曲线）
在多个高周疲劳试验中测定的循环应力幅和循环数的测量值可得到S-N曲线。
从S-N图中，您可以读取特定载荷幅的载荷变化最大次数。
S-N曲线分为三个区域：
低周疲劳K：高载荷幅会在试样上产生塑性应变，并导致试样在进行低数量的循环后失效。DIN 50100标准中不涉及低周疲劳区域。
有限寿命疲劳Z：根据载荷幅的大小，试样只能承受一定数量的循环。
高周疲劳D：根据载荷幅，会出现断裂和跳动。耐久性
耐久性是材料科学中使用的一个术语，指的是部件的计算使用寿命。耐久性是指材料和部件在计算的使用寿命内并考虑相关环境条件的情况下，承受静态、准静态和动态（反复或冲击）载荷而不损坏的能力。
耐久性测定方法可以是计算方法，也可以是测试结果。因此，耐久性是一门横截面的科学，包括载荷（机械和环境）、材料、生产和结构的相互作用。
动态应力几乎总是导致部件失效的原因。通常情况下，当载荷显著低于静态拉伸试验中观察到的失效载荷时，会发生失效。疲劳寿命是耐久性的一部分，指示材料在循环应力下的变形和失效行为。
可以使用S-N曲线，通过统计精度预测部件失效前能够在工作载荷下承受的循环数。部件的耐久性
很多时候，开发人员设计部件不是为了抗疲劳，而是为了展示高耐久性。
为了测定部件的耐久性，必须考虑所有载荷类型，从静态蠕变载荷到冲击载荷，再到恒定或变幅的循环载荷。环境条件，如温度、降水量、压力，以及材料因腐蚀或老化而发生的变化，这些也要考虑。接下来的挑战是使用尽可能简单的试验来测定特性值，设计者可以在此基础上开发出可靠的部件。
这里的问题是受损过程非常复杂，实际上不能用一个参数来描述。损伤总是从内部缺陷或缺口产生的微裂纹形成开始，在这些缺陷或缺口处发生循环塑性变形。LCF试验旨在用于描述该过程。随后是裂纹扩展直至失效，对其采用断裂力学方法。
高周疲劳试验（也称为S-N试验）不区分裂纹萌生和裂纹扩展。使用S-N曲线，通过损伤累积法（如Plamgren/Miner）很容易预测可变载荷幅下的使用寿命。
然而，尽管由于采用了最新的材料表征法，使所需的工作量大大减少，仍然需要进行部件验证试验。
如今，几乎所有的技术领域都要测试耐久性。耐久性具有一定的优势，尤其是在轻量化结构中。部件需要较少的材料，因此当它们的设计目的是耐久性而不是抗疲劳时，它们的质量更小些。比如，在汽车工业中，较轻的车辆需要较少的燃料，但较轻的结构还允许更高的承载能力。耐久性设计在一定程度上也满足了一个功能要求：设计成抗疲劳的飞机如果太重则不能飞行。
部件的开发
在操作过程中，试验机、系统或车辆的几乎每一个部件都会受到机械载荷的影响，从而随着时间的推移发生变化。开发人员的任务是创建一个在整个使用寿命内实现功能的产品。相比之下，通常要求开发时间短，采用轻量化结构和节约成本的生产。在疲劳试验中应用计算的使用寿命预估，这为部件的可靠性和经济性设计提供了支持。疲劳断裂力学还支持对裂纹扩展的描述。非破坏性试验的特性参数可以包含在产品开发中。
耐久性部件的目标是
达到规定的使用寿命
构成一个结构或整个系统的部件的可靠性
在达到额定使用寿命（失效概率）前确保不出现故障或停机
耐久性的试验测定
部件的使用寿命不仅取决于载荷水平，还取决于载荷顺序。对于耐久性部件的设计，与操作相似的载荷-时间顺序（变幅载荷顺序）比单调载荷试验提供更可靠的使用寿命信息。
模拟试验
为了测试耐久性，应在试验台上尽可能准确地再现记录的载荷-时间信号的情况下进行模拟试验。试验台和部件的性能导致了这样一个事实：尽管有一个优化设置的控制器，实际信号与期望的设置值信号也不一致。为了改善模拟性能（设置值或目标信号与实际信号之间的对应关系），在迭代过程中改变设置值信号，直到实际信号与原始设置值信号对应为止。
使用标准化载荷顺序进行试验
标准化载荷顺序是从典型设计应用的大量具有代表性的操作载荷测量中得出的，并在国际上作为动态施加应力的部件的评估依据。
用于耐久性测定的相关产品#bilibili##机械##试验机论坛#
循环载荷下的材料疲劳
在疲劳试验中，材料疲劳是通过一个具有相应测试频率的循环载荷来诱发的。这可能涉及拉伸或压缩中的脉动加载试验，以及对拉伸和压缩部件进行的交变载荷试验。
疲劳试验中的材料失效通常发生在远低于静态强度极限的情况下。
疲劳试验的结果通常以应力-载荷循环图的形式呈现。这里绘制了试样断裂循环数随循环应力振幅的变化图。
疲劳试验一方面用于测定特性值，另一方面用于测定疲劳寿命。高周疲劳试验 / S-N试验
在根据DIN 50100进行的高周疲劳试验（也称为S-N试验）中，以中低循环振幅对试样进行试验。低周疲劳(LCF)试验
在根据ISO 12106 / ASTM E606进行的低周疲劳(LCF)试验中，试样在高周幅和塑性变形下进行试验。在材料疲劳试验中测定不同的特性值：
S-N曲线/Woehler曲线 | S-N图/Woehler图
结构件耐久性
疲劳寿命
低周疲劳(LCF)强度
有限寿命疲劳强度
高周疲劳(HCF)强度S-N曲线 / Woehler曲线
S-N曲线表示材料断裂前可承受的荷载变化总和。它是根据DIN 50100在恒定振幅下施加载荷（也称为S-N试验）从高周疲劳试验中得出的，并且分为低周疲劳K、有限寿命疲劳Z和高周疲劳D这几个区域。
按照循环数N划分这几个区域
循环数为100-30,000是低周疲劳
循环数约为2,000,000是有限寿命疲劳
循环数无限是高周疲劳
从S-N图中，您可以读取特定载荷幅的载荷变化最大次数。它取决于材料特性、力和载荷施加类型（脉冲压缩载荷、脉冲拉伸载荷或交变载荷）。
光滑材料试样的S-N曲线（应力比R = -1）
在我们的示例中，标称应力幅Sa和循环数N采用的是对数法。在双对数表示中，有限寿命疲劳区域代表一条直线。生成的曲线指定为S-N曲线。
S-N曲线描述：
Rm静态强度（这里为拉伸强度）
Sa标称应力幅
SaD高周疲劳强度
N容许循环数
ND边缘载荷循环数
NG循环数阈值
K低周疲劳 / 低周疲劳强度
Z有限寿命疲劳 / 有限寿命疲劳强度
D高周疲劳 / 高周疲劳强度低周疲劳
低周疲劳K的载荷循环数范围约为104到105。
低周疲劳强度通过低周疲劳(LCF)试验测定。在这个范围中，材料和部件所受的应力达到在循环过程中发生塑性变形的程度，并且材料在早期阶段失效。Coffin-Manson模型通常用于更详细的表示。
在四分之一循环内导致试样断裂的载荷称为静态强度，也可通过拉伸试验测定。有限寿命疲劳
有限寿命疲劳Z是循环数介于104到2·106之间的范围（取决于材料）。在有限寿命疲劳范围内，试样总是达到失效标准条件（如裂纹或断裂）。
有限寿命疲劳强度通过高周疲劳(HCF)试验测定。试验结束后，测试结果是一个载荷幅下的载荷循环数。
有限寿命疲劳曲线
在双对数表示中，S-N曲线几乎是直的。该曲线（斜率为-k）被称为有限寿命疲劳曲线。高周疲劳
高周疲劳D表示材料在循环加载期间无明显疲劳或失效迹象的情况下能够承受的应力极限。高周疲劳在高周疲劳试验期间测定。
在高周疲劳区域，确定了有限的循环数NG。如果试样在达到此有限的循环数之前失效，则视为“失效”。在高周疲劳试验期间，能够承受1,000,000次以上循环而无断裂的材料被视为抗疲劳材料。
高周疲劳概念产生明显低于静态概念的允许应力。
高周疲劳范围内的S-N (Woehler)曲线过程分为3类：
S-N曲线的水平过程：铁素体钢常出现明显的高周疲劳强度或长期疲劳强度
S-N曲线以较小的倾角进一步下降：经常发生在奥氏体钢或铝上
在初始水平过程之后，S-N曲线在大约108次循环后下降：内部缺陷导致表面下面出现裂纹
测定S-N曲线的相关标准
DIN 50100 - 载荷控制疲劳试验 – 金属试样和部件恒定载荷幅循环试验的执行和评估
ASTM E466-15 - 金属材料力控制恒定振幅轴向疲劳试验标准规程
ISO 1099 - 金属材料 - 疲劳试验 - 轴向力控制法
DIN EN 6072 - 航空航天系列 - 金属材料 - 试验方法 - 等幅疲劳试验
测定S-N曲线的试验高周疲劳试验（S-N试验），按照DIN 50100、ASTM E466-15、ISO 1099标准
高周疲劳(HCF)试验
在根据DIN 50100/ASTM E466-15/ISO 1099进行的高周疲劳试验（也称为S-N试验）中，通过周期性变化的（循环）载荷对材料或部件施加应力。ASTM D3479介绍了对复合材料的试验。
高周疲劳试验用于测定拉伸、压缩、弯曲和扭转载荷下的有限寿命疲劳强度和高周疲劳强度。特别是对于部件，高周疲劳试验可以测定薄弱点，然后通过结构或材料改变消除这些薄弱点。低周疲劳强度不是高周疲劳试验的考虑因素 - 它是在低周疲劳试验中测定的。
在高周疲劳试验中，载荷幅和平均载荷在单级疲劳试验中是恒定的。根据载荷幅的大小，可以在试样失效前以不同的频率施加。根据DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099执行高周疲劳试验
在高周疲劳试验中，测定材料或部件的有限寿命疲劳强度和高周疲劳强度。为此会循环加载大量试样。
进行S-N试验，直到试样出现规定的失效（断裂、裂纹）。
该试验定义了特定的循环数（循环数阈值）。如果试样达到此循环数阈值而无可识别的失效，则认为其是耐用的或称为跳动试样。
在每次高周疲劳试验中，循环载荷的平均应力、高应力和低应力是恒定的。对于同一S-N曲线上的试验，要么只改变平均应力，要么只改变高应力与低应力之比。
S-N曲线（Woehler曲线）
在多个高周疲劳试验中测定的循环应力幅和循环数的测量值可得到S-N曲线。
从S-N图中，您可以读取特定载荷幅的载荷变化最大次数。
S-N曲线分为三个区域：
低周疲劳K：高载荷幅会在试样上产生塑性应变，并导致试样在进行低数量的循环后失效。DIN 50100标准中不涉及低周疲劳区域。
有限寿命疲劳Z：根据载荷幅的大小，试样只能承受一定数量的循环。
高周疲劳D：根据载荷幅，会出现断裂和跳动。耐久性
耐久性是材料科学中使用的一个术语，指的是部件的计算使用寿命。耐久性是指材料和部件在计算的使用寿命内并考虑相关环境条件的情况下，承受静态、准静态和动态（反复或冲击）载荷而不损坏的能力。
耐久性测定方法可以是计算方法，也可以是测试结果。因此，耐久性是一门横截面的科学，包括载荷（机械和环境）、材料、生产和结构的相互作用。
动态应力几乎总是导致部件失效的原因。通常情况下，当载荷显著低于静态拉伸试验中观察到的失效载荷时，会发生失效。疲劳寿命是耐久性的一部分，指示材料在循环应力下的变形和失效行为。
可以使用S-N曲线，通过统计精度预测部件失效前能够在工作载荷下承受的循环数。部件的耐久性
很多时候，开发人员设计部件不是为了抗疲劳，而是为了展示高耐久性。
为了测定部件的耐久性，必须考虑所有载荷类型，从静态蠕变载荷到冲击载荷，再到恒定或变幅的循环载荷。环境条件，如温度、降水量、压力，以及材料因腐蚀或老化而发生的变化，这些也要考虑。接下来的挑战是使用尽可能简单的试验来测定特性值，设计者可以在此基础上开发出可靠的部件。
这里的问题是受损过程非常复杂，实际上不能用一个参数来描述。损伤总是从内部缺陷或缺口产生的微裂纹形成开始，在这些缺陷或缺口处发生循环塑性变形。LCF试验旨在用于描述该过程。随后是裂纹扩展直至失效，对其采用断裂力学方法。
高周疲劳试验（也称为S-N试验）不区分裂纹萌生和裂纹扩展。使用S-N曲线，通过损伤累积法（如Plamgren/Miner）很容易预测可变载荷幅下的使用寿命。
然而，尽管由于采用了最新的材料表征法，使所需的工作量大大减少，仍然需要进行部件验证试验。
如今，几乎所有的技术领域都要测试耐久性。耐久性具有一定的优势，尤其是在轻量化结构中。部件需要较少的材料，因此当它们的设计目的是耐久性而不是抗疲劳时，它们的质量更小些。比如，在汽车工业中，较轻的车辆需要较少的燃料，但较轻的结构还允许更高的承载能力。耐久性设计在一定程度上也满足了一个功能要求：设计成抗疲劳的飞机如果太重则不能飞行。
部件的开发
在操作过程中，试验机、系统或车辆的几乎每一个部件都会受到机械载荷的影响，从而随着时间的推移发生变化。开发人员的任务是创建一个在整个使用寿命内实现功能的产品。相比之下，通常要求开发时间短，采用轻量化结构和节约成本的生产。在疲劳试验中应用计算的使用寿命预估，这为部件的可靠性和经济性设计提供了支持。疲劳断裂力学还支持对裂纹扩展的描述。非破坏性试验的特性参数可以包含在产品开发中。
耐久性部件的目标是
达到规定的使用寿命
构成一个结构或整个系统的部件的可靠性
在达到额定使用寿命（失效概率）前确保不出现故障或停机
耐久性的试验测定
部件的使用寿命不仅取决于载荷水平，还取决于载荷顺序。对于耐久性部件的设计，与操作相似的载荷-时间顺序（变幅载荷顺序）比单调载荷试验提供更可靠的使用寿命信息。
模拟试验
为了测试耐久性，应在试验台上尽可能准确地再现记录的载荷-时间信号的情况下进行模拟试验。试验台和部件的性能导致了这样一个事实：尽管有一个优化设置的控制器，实际信号与期望的设置值信号也不一致。为了改善模拟性能（设置值或目标信号与实际信号之间的对应关系），在迭代过程中改变设置值信号，直到实际信号与原始设置值信号对应为止。
使用标准化载荷顺序进行试验
标准化载荷顺序是从典型设计应用的大量具有代表性的操作载荷测量中得出的，并在国际上作为动态施加应力的部件的评估依据。
用于耐久性测定的相关产品#bilibili##机械##试验机论坛#
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欲了解更多详情，请参阅
（https://t.cn/A6afao7w）的#日本国立公园#专辑页
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