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高週疲勞測試(S-N測試),依據DIN 50100、ASTM E466-15、ISO 1099標準

高週疲勞(HCF)測試

在符合 DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099 標準的高週疲勞測試(也稱為 S-N 測試)中,材料或組件承受週期性變化(循環)負載的應力。ASTM D3479介紹了對複合材料的試驗。

高週疲勞試驗用於測定拉伸、壓縮、彎曲和扭轉載荷下的有限壽命疲勞強度高週疲勞強度。特別是針對組件,高週疲勞測試可以測定薄弱點,然後可透過結構或材料改造來消除這些薄弱點。高週疲勞試驗不考慮低週疲勞強度—其在低週疲勞試驗中測定。

在高週疲勞試驗中,單一階段的疲勞試驗中負載幅度和平均負載是恆定的。根據載荷幅度的大小,可以在試樣失效前以不同的頻率施加。

測試性能 S-N 曲線 有限壽命疲勞曲線 試驗機 其他測試

根據DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099標準執行高週疲勞測試

在高週疲勞測試中,測定材料或組件的有限壽命疲勞強度高週疲勞強度。為此,一些試片會被週期性地循環加載。

  • 進行S-N測試直到試片出現所定義的失效(斷裂、裂縫)。
  • 該測試定義了特定的循環數(循環數臨界值)。如果試片達到此循環數臨界值而沒有可以識別的故障,則認為其為耐用或試片跑偏。

在每次高週疲勞測試中,週期負載的平均應力、高應力和低應力是恆定的。對於同一S-N曲線上的測試,要麼只有改變平均應力,要麼只改變高應力與低應力間的比率。

S-N曲線(Woehler曲線)

在多個高週疲勞測試中,測定的循環應力振幅和循環次數的測量值,可得到S-N曲線

從S-N圖中,您可以讀取特定負載幅度的負載變化最大次數。

S-N曲線分為三個區域:

  • 低週疲勞K:高負載幅度會在試片上產生塑性應變,並導致試片在進行低數量的循環後失效。DIN 50100標準中不涉及低週疲勞領域。

 

  • 有限壽命疲勞Z:根據負載幅度的大小,試片只能承受一定數量的循環。

 

  • 高週疲勞D:根據負載幅度,會出現斷裂和跑偏。

有限壽命疲勞曲線

在雙對數表示中,S-N曲線的有限壽命疲勞範圍幾乎是直的。這條直線也稱為有限壽命疲勞曲線。

有限壽命疲勞曲線的位置和斜率取決於多種影響因素:

  • 材料
  • 試片幾何形狀
  • 負載類型
  • 生產條件
  • 熱處理方式
  • 表面粗糙度

用於根據DIN 50100 / ASTM E466-15 / ISO 1099標準執行高週疲勞測試的產品

為了產生高週疲勞測試所需的負載幅度,可以使用不同試驗機。試驗機必須能補償試片剛性或測試裝置的調整或變化。

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S-N 曲線, Woehler 曲線
低週疲勞、有限壽命疲勞、高週疲勞
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金屬 | 低週疲勞測試(LCF)
ISO 12106、ASTM E606
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耐用性
計算使用年限
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疲勞壽命
變形與失效行為
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