动态疲劳测试系统，脉动疲劳试验机

动态疲劳测试系统，脉动疲劳试验机

动态疲劳测试系统，脉动疲劳试验机

动态和疲劳测试系统全集成动态和疲劳试验系统，载荷从1000N至5000kN。这些试验机采用伺服液压、伺服电动和线性电机技术，涵盖广泛的疲劳、动态和静态测试应用。应用包括高周疲劳、低周疲劳、热机械疲劳、断裂力学、裂纹扩展研究、断裂韧性、双轴、轴向扭转、多轴、高应变率、准静态、蠕变、应力松弛和其他类型的动态和静态测试。电液伺服疲劳试验机机架具有高刚度等特性，专门设计用于满足疲劳试验的严苛要求。电液伺服疲劳试验机还可以轻松执行断裂力学试验。

电液伺服疲劳试验机

液压伺服系统是任何实验室的主力。可以执行各种低周和高周疲劳、裂纹扩展、断裂韧性和其他动态测试。每个系统都可以很容易地配置适当流量的伺服阀、油路分配器和液压动力单元，以适应特定应用。电液伺服疲劳试验机使用周期或随机信号在脉冲或交变载荷下执行材料和部件试验。很容易得到准静态和动态载荷。电液伺服疲劳试验机的优势在于其适用的应用范围广泛。就力、振幅和频率而言，试验机可以广泛使用。因此，可以将电液伺服疲劳试验机用于多轴疲劳试验或以达到20 m/s的速度执行碰撞试验。其模块化设计包括高达2500 kN的测试系统，而定制型号的载荷甚至更高。

落地式疲劳试验系统

载荷高达2500 kN的伺服液压疲劳系列伺服液压试验系统满足静态和动态测试的高要求。这些系统提供完整的试验解决方案，以满足先进材料和组件测试的需求，非常适合准静态、高周和低周疲劳、热机械疲劳和断裂力学测试。伺服液压试验系统的移动立柱设计使其非常紧凑但用途广泛，是适用于各种测试的全能系统。伺服液压试验系统的高刚度设计，结合空间尺寸、作动缸位置和T型槽台面的灵活性，使其适用于各种需要精确对准的测试，尤其是组件或复合材料。都是用途非常广泛且可靠的试验系统，适用于测试各种材料和应用。它们在尺寸上的灵活性使其适合安装于任何实验室环境中，通常不需要加固地板或提升天花板高度。

台式疲劳试验系统液压伺服疲劳系列

非常适合生物医学先进材料和制造组件的疲劳和准静态测试，一个精确对中的双立柱框架，带有横梁安装的作动缸和T型槽台面，便于安装骨科试样、汽车部件和制造组件等测试件。用于高达±25 kN(5620 lbf)的通用高频轴向测试的台式动态试验机架。横梁安装的作动缸、可调节的横梁和带有排水通道的耐腐蚀丁字槽台面优化了该机架，便于在小空间内进行组件测试。轴向-扭转疲劳试验系统用于高达±25 kN(5620 lbf)和±100 Nm(880 in-lb)扭矩能力的通用高频轴向-扭转测试的台式动态试验机架。一个非耦合轴向扭转组合作动缸使该系统非常适合测试组件或矫形外科器械，带有排水通道的T型槽台面允许安装一个可选的水浴槽。

高载荷疲劳试验系统

载荷高达5000 kN的液压伺服疲劳系列

高载荷系统是液压伺服疲劳试验系统，可对高达5000 kN的试样进行高力值静态和动态测试。这些机器使用与我们所有通用液压疲劳机器相同的软件、电子器件和接口，确保您实验室中机器的持续性和一致的体验。

4。高速试验机

是穿刺试验或高速拉伸试验的理想设备。高速试验机非常适合测定材料在碰撞载荷下的性能。高速拉伸试验

SEP 1230、DIN EN ISO 26203-2、ISO 18872、SAE J2749、ISO 82568、ASTM D1822、ISO/CD 22183项目

材料的断裂行为与材料内在因素相关，特别是加载速率。 高速拉伸试验可以提供金属或塑料在高应变速率下的拉伸特性值。 这些参数对于碰撞模拟特别有价值。在高速拉伸试验中，试验是在哑铃状平面试样上进行的，其载荷施加速度高达20 m/s。可以直接在试样上进行伸长量测量，生成直观的应力-应变图。使用高速试验机执行高速拉伸试验。这些电液伺服疲劳试验机对试样的测试速率最高可以达到20 m/s，试验力高达160 kN。

碰撞试验在设计阶段就已发挥作用

早有研究表明机械工艺材料特性（除其他外）取决于加载速率，换句话说，就是应变速率。然而，在实际使用中，冲击载荷常常是部件失效的原因。从事防撞汽车开发的设计者很快发现，使用在准静态试验中获得的材料特性值产生了错误的结果。只有利用高速拉伸试验的数据，才有可能在数值模拟和实际情况之间取得良好的相关性。数值模拟越来越多地被用于设计成型工艺（金属薄板成型、锻造），了解成型速率对流动曲线的影响至关重要。在这种情况下，材料科学家的讨论始终集中在应变速率上。由于应变速率取决于试样形状lo，因此它们不适用于试验机特性。因此，试验机生产商规定了活塞速度。

应变速率和活塞速度v之间的关系如下：ϵ = (Δϵ / Δt) = (Δl / l0) x (l / Δt) = (v / l0)

高速拉伸试验的标准

SEP 1230：DIN EN ISO 26203-2：金属材料 - 高应变速率下的拉伸试验 - 第2部分：电液伺服疲劳试验机和其他系统

ISO/CD 22183项目：塑料 - 使用电液伺服疲劳试验机测定高速率下的拉伸性能

ISO 527-1、ISO 527-2；ASTM D638：测定拉伸性能（仅涵盖低应变速率区域）

SAE J2749 Nov 2008：聚合物的高应变速率拉伸试验

ISO 18872：ISO 82568、ASTM D1822：测定拉伸冲击强度（塑料）

高频疲劳试验机

用于静态和动态试验的共振试验系统

1。电磁式高频共振试验系统的操作原理是基于电磁驱动的机械谐振器的概念。动态载荷是由系统在共振时工作的振动系统生成的。平均力是通过移动带滚珠丝杠驱动的上横梁施加的。

基于设计原理，共振试验系统和共振试验机过去只能用作动态材料试验机，用于测定材料和部件的疲劳寿命，如有限寿命疲劳和长寿命疲劳等。 例如，按照DIN 50100（S-N曲线）在拉伸、压缩、脉冲载荷和交变载荷范围进行高周疲劳试验。（高频振动器）能同时用作动态和静态材料试验机，这是此类试验机，试验载荷达1,000 kN。共振试验系统的典型应用是标准试样和部件（例如，活塞杆、曲轴和螺栓）疲劳试验和耐久性试验、在使用时承受动态载荷的部件（例如螺纹钢）的生产和质量控制、准静态拉伸和压缩试验，以及CT和SEB试样的断裂力学试验。

优势及特点

• 得益于坚固的四立柱机架，机架得到优化，

• 从而具有精确的同轴度，

• 防止对试样产生机械影响，

• 可得到精确的测量结果

• 长横梁行程使短试样和长试样都能得到可靠的测试结果

• 较低的工作台实现了符合人体工学的操作

• 得益于集成的横梁位移测量系统，总能根据不同的试样，重复地和精确地定义上下夹具之间的距离

• 无易损件，因而维护费用无需辅助设备（如液压源、冷却液、压缩空气）即可轻松安装

材料和部件可能在承受动态载荷时过早失效。因此，材料在交变机械载荷下的性能是一个很重要的指标，必要的数据可通过试验获得。

在材料测试中，疲劳分为两类：

测定低周疲劳强度 – 低周疲劳(LCF)试验

测定有限寿命疲劳强度和高周疲劳强度 – 高周疲劳(HCF)试验/S-N试验

静态试验

得益于振荡横梁的机械固定装置和软件的部署，转化成一台的静态材料试验机。

大接触面积和坚固的零部件保证了试验机的高刚度。配合精确的横梁导向，降低了对试样不希望的机械影响。使用适合的附件，静态和动态试验可以在多样的环境（温度、腐蚀性介质）下进行，高频疲劳试验机也可以通过配置用于扭转和弯曲试验。新的设备没有中心主滚珠丝杆，使得测试区域的多功能性达到最大，意味着其可以测试很短的试样或很大的部件。

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。

ASTM E647标准疲劳裂纹扩展da/dN阈值dKth裂纹扩展曲线的区域I和II符合ASTM E647标准的裂纹扩展da/dN和阈值ΔKth是在恒定振幅下通过循环载荷测定的断裂力学材料值。

裂纹扩展曲线

材料的裂纹扩展用裂纹扩展曲线来描述。该曲线分为三个区域：

区域I：低裂纹扩展速率；阈值ΔKth值，此时裂纹扩展刚刚开始

区域II：恒定裂纹扩展速率；用Paris曲线进行数学描述，疲劳裂纹扩展da/dN

区域III：高裂纹扩展速率；以断裂结束，临界应力强度因子K1C

裂纹扩展曲线的区域I和II

ASTM E647标准用于测定阈值ΔKth和疲劳裂纹扩展da/dN，着手应对的是裂纹扩展曲线的区域I和II。符合ASTM E647标准的裂纹扩展测定主要针对延展性材料。此处区分阈值ΔKth（区域I）和疲劳裂纹扩展da/dN（区域II）。

裂纹扩展曲线的区域I和II

ASTM E647标准用于测定阈值ΔKth和疲劳裂纹扩展da/dN，着手应对的是裂纹扩展曲线的区域I和II。符合ASTM E647标准的裂纹扩展测定主要针对延展性材料。此处区分阈值ΔKth（区域I）和疲劳裂纹扩展da/dN（区域II）。

符合ASTM E647标准的阈值ΔKth（区域I）

要测定阈值ΔKth（依据ASTM E647标准），在试验开始时向试样施加裂纹萌生区域载荷或更高载荷。通过持续降低载荷幅，裂纹扩展速率越来越慢。开始时，裂纹扩展相当迅速，接近试验结束时，裂纹扩展速度持续减慢，直到裂纹停止，或直到裂纹速度da/dN至少达到10-7 mm/载荷变化。一旦达到该点，即可测定ΔKth。使用此方法，可以测定阈值ΔKth（区域I）和Paris曲线（区域II）。

ASTM E647标准描述了两种阈值测定方法：

a)以恒定的应力比R进行测试

b)以恒定的最大应力强度进行测试

a)以恒定的应力比R进行测试

对于使用恒定应力比的方法，降低最大和最小应力强度以减小循环应力强度。

为了避免载荷随裂纹长度增加而减小所产生的滞后效应，必须选择合适的增量。ASTM E647标准虑及了增量下降和持续下降。当以增量方式下降时，力(P)在每个增量内保持恒定。这导致应力强度短期增加（由于裂纹扩展），直到载荷再次减小。因此，根据ASTM E647标准，阶梯高度不得超过各自较高载荷的10%，或者阶梯宽度必须至少为0.5 mm。

b)以恒定的最大应力强度进行测试

除了应力比R保持恒定的方法外，ASTM E647标准还允许最大应力强度因子为恒定的方法。在该阈值测定方法中，从高循环应力强度因子开始，不断增加最小应力强度，直到达到阈值。

符合ASTM E647标准的裂纹扩展da/dN（区域II）

要测定稳定的裂纹扩展da/dN（依据ASTM E647标准），同时保持载荷幅，在整个试验过程中，Fmax和Fmin须保持恒定。由于承重横截面减小并导致裂纹的应力强度增加，裂纹扩展加速。

该研究方法可用于测定常规裂纹扩展曲线（区域II）和Paris曲线。 无法测定阈值ΔKth。

什么是Paris曲线？

裂纹扩展曲线的中心区域（区域II）为Paris曲线。

与循环应力强度因子dK相关的每次载荷变化的裂纹长度恒定增加(da/dN)为裂纹扩展曲线。在中心区域（区域II），裂纹扩展曲线可以用简单的Paris定律方程进行数学描述：

Da/dN = C*(ΔK)m

该区域也称为Paris曲线，因为此处稳定的裂纹扩展意味着当用对数作图时，曲线的斜率恒定。

针对静态试验、动态试验和裂纹产生采用不同驱动概念的试验机可用于测定裂纹扩展。

高频疲劳试验机可用于根据ASTM E647标准产生裂纹和执行试验。试验系统基于弹簧-质量系统，该系统在磁场中发生振动，从而产生动态载荷。静态预载荷通过集成的机电驱动器来施加。

2。电动式高频共振试验系统

POWER SWING MOT 共振测试仪测试系统中的通用，用于对部件和材料进行静态和动态检查

断裂力学

断裂力学检测运行条件（功能、疲劳寿命...）下部件或材料中的裂纹增长、裂纹扩展和裂纹止裂性。考虑到应力-时间函数，测定的材料特性会影响部件的设计和生产。

在许多行业部门（如航空航天或汽车工程）中，断裂力学都发挥着重大作用。通过估算受裂纹影响部件（或材料）的寿命或剩余使用寿命，可以有针对性地定义检查和维护间隔。

区分两个概念：线弹性断裂力学(LEFM)和屈服断裂力学(YFM)。

线弹性断裂力学(LEFM)

在线弹性断裂力学（适用于脆性材料）中，材料行为属于线弹性，直到发生无变形断裂（不稳定的裂纹扩展）。LEFM的一个经典特性值是K1C，用于描述裂纹张开模式1期间的临界(C)应力强度(K)。

屈服断裂力学(YFM)

如果材料发生延展性失效，即裂纹发生塑性变形，则屈服断裂力学概念适用。此处共有两种定义，一种是通过裂纹环境中储存的能量（J积分概念）测定特性值，另一种是通过裂纹扩展（CTOD“裂纹张开位移"）测定特性值。

断裂力学的相关标准

ASTM E399-09 - 适用于金属材料线弹性平面应变断裂韧性K1C的标准试验方法

ASTM E647 - 用于测量疲劳裂纹增长速率(da/dN)的标准试验方法

ASTM E1820-11 - 用于测量断裂韧性（金属）的标准试验方法

ISO 12135 - 用于测定准静态断裂韧性的统一试验方法

金属部件中的裂纹扩展

部件中或部件表面上的生产相关缺陷（每个部件都有）代表裂纹核，它们在载荷作用下促进了裂纹的形成。这些缺陷可转化成裂纹，即可在技术上记录的宏观材料损伤。这称为裂纹萌生阶段。

在随后的裂纹扩展阶段，裂纹继续存在于部件中，直到裂纹前面的应力强度K超过临界值，然后部件会突然失效。

在单调或循环加载的部件中，裂纹以稳定（临界前状态）或不稳定（临界状态）形式扩展。对于脆性材料，可临界应力幅值K1C，此值的测定请参见ASTM E399。如果不断增长的裂纹的应力强度K低于K1C，则裂纹稳定扩展，并可在移除载荷后随时停止。如果高于K1C值，则裂纹会不稳定扩展，而且部件将会突然失效。

裂纹增长曲线可分为三个区域：

区域I：阈值ΔKth

区域II：疲劳裂纹增长da/dN

区域III：临界应力强度因子K1C（断裂韧性）

断裂力学中的试样形状

断裂力学中使用不同的试样形状。形状的选择取决于标准和待测试的可用材料。标准化的试样形状在标准中加以描述，以使测试结果具有可比性。

C(T)试样

断裂力学中的试样形状是紧凑型拉伸试样。它用于根据ASTM E399/E647标准进行测试。

标准中还列出了其他试样形状。各种形状的选择依据是行业和可用的原材料：

M(T)试样 - 中型拉伸试样，适用于根据ASTM E647标准进行测试

ESE(T)试样 - 偏心荷载单边裂纹拉伸试样，适用于根据ASTM E647标准进行测试

SE(B)试样 - 单边弯曲试样，适用于根据ASTM E399标准进行测试

DC(T)试样 - 圆盘紧凑型拉伸试样，适用于根据ASTM E399标准进行测试

A(T)试样 - 圆弧紧凑型拉伸试样，适用于根据ASTM E399标准进行测试

A(B)试样 - 圆弧弯曲试样，适用于根据ASTM E399标准进行测试

ASTM E399: 标准临界应力强度因子K1C（K概念

裂纹扩展曲线的区域III

临界应力强度因子K1C描述材料抵抗裂纹扩展的能力。 应力强度因子也称为断裂强度。 ASTM E399标准描述了在恒定振幅的循环载荷下测定断裂力学材料特性值。

裂纹扩展曲线

材料的裂纹扩展用裂纹扩展曲线来描述。该曲线分为三个区域：

区域I：低裂纹扩展速率；阈值ΔKth值，此时裂纹扩展刚刚开始

区域II：恒定裂纹扩展速率；用Paris曲线进行数学描述，疲劳裂纹扩展da/dN

区域III：高裂纹扩展速率；以断裂结束，临界应力强度因子K1C

ASTM E399：

ASTM E399标准用于测定临界应力强度因子K1C，着手应对的是裂纹扩展曲线的区域III。

K1C测定通常在脆性材料上进行。首先，根据ASTM E399标准，通过预制裂纹在试样中产生规定的裂纹。在距达到规定裂纹长度2.5%的位置，减小应力强度。

在下一步中，以恒定速率拉动试样，直到其断裂并达到KQ值。试验后，根据试样宽度、裂纹长度和材料的规定塑性延伸强度设置测定的KQ值。如果该比率满足标准中规定的有效性标准，则将KQ声明为有效的K1C值。

使用合适的裂纹张开位移引伸计和计算合规性方法测定裂纹扩展。

除了常见的紧凑拉伸(CT)试样外，弯曲试样(SEB)也可用于测定临界应力强度K1C。

使用高频疲劳试验机进行断裂韧性试验

将CT试样夹在Vibrophore高频疲劳试验机中，通过振荡产生规定的裂纹。通过振荡横梁的机械夹持装置，也可以用高频疲劳试验机执行拉伸试验。

使用电液伺服疲劳试验机进行断裂韧性试验

电液伺服疲劳试验机可用于产生预制裂纹并执行随后的拉伸试验。

ASTM E399标准的相关产品：试验机

使用电液伺服疲劳试验机，根据ASTM E399标准测定应力强度因子K1C的过程可以一直运行直至完成，也就是说，无需重新夹持试样。

ASTM E399: 标准临界应力强度因子K1C（K概念

裂纹扩展曲线的区域III

临界应力强度因子K1C描述材料抵抗裂纹扩展的能力。 应力强度因子也称为断裂强度。 ASTM E399标准描述了在恒定振幅的循环载荷下测定断裂力学材料特性值。

ASTM E647标准疲劳裂纹扩展da/dN阈值dKth

裂纹扩展曲线的区域I和II

符合ASTM E647标准的裂纹扩展da/dN和阈值ΔKth是在恒定振幅下通过循环载荷测定的断裂力学材料值。

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