疲劳性能测试

2025-03-29 微析研究院 金属力学性能检测

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注：因业务调整，微析暂不接受个人委托测试。

金属疲劳性能测试是评估材料在交变应力作用下抵抗裂纹萌生和扩展能力的关键实验，涉及模拟实际工况中的循环载荷条件。通过测定材料的疲劳极限、S-N曲线（应力-寿命曲线）和裂纹扩展速率等参数，可预测材料在长期服役中的耐久性，为工程设计、选材优化及失效分析提供依据。该测试广泛应用于航空航天、轨道交通、能源装备等对安全性要求极高的领域，有助于预防因疲劳断裂引发的灾难性事故。

金属疲劳性能测试项目介绍

金属疲劳测试通过施加周期性载荷模拟实际工况，检测材料在重复应力下的性能退化规律，包含高周疲劳、低周疲劳和裂纹扩展三大类测试体系。

测试过程采用伺服液压或电磁共振式疲劳试验机，配合环境箱实现温度、湿度等复杂工况模拟，精准控制应力幅值、频率和波形（正弦波/三角波等）。

数据采集系统实时记录循环次数、位移变化和裂纹扩展长度，结合断口形貌分析可揭示失效机理。

主要测试项目种类

轴向拉压疲劳测试（ASTM E466）、旋转弯曲疲劳测试（GB/T 4337）、三点弯曲疲劳测试（ISO 12107）

应变控制低周疲劳测试（ASTM E606）、裂纹扩展速率测试（ASTM E647）、腐蚀疲劳测试（ISO 11782）

高低温疲劳测试（GB/T 26077）、多轴疲劳测试（ISO 12107）、振动疲劳测试（MIL-STD-810）

样品制备要求

标准试样形状包括哑铃型（ASTM E466）、圆柱形（GB/T 3075）和CT紧凑拉伸试样（ASTM E647），尺寸公差需控制在±0.02mm

取样方向需标明轧制方向（L/T/ST），表面粗糙度Ra≤0.8μm，需经电解抛光消除加工硬化层

每组测试至少提供3个平行试样，特殊材料需附带热处理状态证明

测试方法步骤

1、试样尺寸精确测量（游标卡尺精度0.01mm）

2、试验机载荷校准（符合JJG 556标准）

3、装夹试样并施加预载荷（确保对中误差＜5%）

4、设置应力比R（-1～0.8）、频率（0.1-200Hz）和终止条件（断裂或10^7次）

5、实时监测位移变化和温度波动（热电偶精度±1℃）

6、记录失效循环次数或裂纹扩展长度

7、断口SEM分析（放大倍数5000×）

依据标准（10项核心标准）

ASTM E466-15 轴向力控制疲劳试验标准规程

ISO 12107:2012 金属材料疲劳试验统计分析方法

GB/T 3075-2021 金属轴向疲劳试验方法

ASTM E606/E606M-19 应变控制疲劳试验标准

JIS Z2279:2015 金属材料旋转弯曲疲劳试验方法

EN 6072:2010 航空航天系列金属材料疲劳测试

GB/T 26077-2021 金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法

SAE J1099:2020 汽车零部件疲劳试验规范

ISO 1099:2017 金属疲劳试验轴向力控制法

AMS 2430F:2022 航空材料疲劳性能测试通用要求

服务周期说明

常规高周疲劳测试（10^7次）：5-10个工作日

低周疲劳/裂纹扩展测试：10-15个工作日

带环境模拟的复合疲劳测试：15-20个工作日

加急服务可缩短至常规周期的60%（需支付加急费）

典型应用场景

航空发动机叶片振动疲劳评估（适航认证依据）

高铁轮轴全尺寸疲劳验证（EN 13261标准）

海上风电螺栓连接件腐蚀疲劳分析

人工关节钛合金植入物的生物疲劳测试

核电站主管道材料辐照疲劳性能研究