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馥勒電子疲勞試驗(yàn)機(jī)柔性材料蠕變疲勞試驗(yàn)方法

來源:馥勒儀器科技(上海)有限公司   2025年05月10日 14:01  

使用馥勒(FULETEST電子疲勞試驗(yàn)機(jī)對柔性材料進(jìn)行蠕變疲勞試驗(yàn)時(shí),需結(jié)合蠕變(恒定載荷下的時(shí)間依賴性變形)和疲勞(循環(huán)載荷下的損傷累積)特性。以下我們和馥勒一起小編一起了解其關(guān)鍵步驟和注意事項(xiàng):


1.試驗(yàn)前準(zhǔn)備

? 材料特性分析:

確認(rèn)柔性材料的力學(xué)參數(shù)(如彈性模量、屈服強(qiáng)度、蠕變速率等),以確定合適的載荷范圍和試驗(yàn)頻率。柔性材料(如橡膠、聚合物等)可能需考慮環(huán)境溫度、濕度的影響,必要時(shí)配備溫控箱。

? 夾具選擇: 

使用專用夾具(如氣動夾具、防滑夾具)確保柔性材料在長期試驗(yàn)中無滑移或損傷。對于薄膜或纖維材料,可采用卷繞式夾具或粘接固定。

? 試驗(yàn)?zāi)J皆O(shè)置:

蠕變階段:保持恒定靜態(tài)載荷(如拉伸、壓縮),監(jiān)測應(yīng)變隨時(shí)間的變化。 

疲勞階段:疊加動態(tài)循環(huán)載荷(正弦波、三角波等),頻率需足夠低(如0.15Hz)以避免熱效應(yīng)。

 

2.試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

? 載荷控制:

靜態(tài)載荷:根據(jù)材料屈服強(qiáng)度的百分比設(shè)定(如20%50%),確保不發(fā)生快速斷裂。 

動態(tài)載荷:振幅宜小(如±5%10%靜態(tài)載荷),避免過早疲勞失效。

? 時(shí)間與周期 

時(shí)間:蠕變階段持續(xù)時(shí)間從幾分鐘到數(shù)千小時(shí)不等,需根據(jù)材料響應(yīng)調(diào)整。 

周期:疲勞循環(huán)次數(shù)通常設(shè)定為數(shù)千至百萬次,取決于應(yīng)用場景。

? 數(shù)據(jù)采集:

高頻采集應(yīng)變數(shù)據(jù)(如激光 extensometer 或視頻引伸計(jì)),避免接觸式引伸計(jì)打滑。 記錄載荷位移曲線、應(yīng)變速率、滯回能等參數(shù)。

 

3. 試驗(yàn)過程注意事項(xiàng)

? 環(huán)境控制:

柔性材料對溫度敏感,需在恒溫條件下試驗(yàn),或使用紅外熱像儀監(jiān)測局部溫升。

? 信號穩(wěn)定性:

柔性材料的非線性變形可能導(dǎo)致信號噪聲,需濾波或調(diào)整采樣頻率。

? 停止條件:

設(shè)定應(yīng)變閾值(如斷裂應(yīng)變)或載荷下降百分比(如10%)作為試驗(yàn)終止條件。

 

4. 數(shù)據(jù)分析

? 蠕變行為:繪制應(yīng)變時(shí)間曲線,擬合蠕變模型(如NortonBailey方程)。

? 疲勞損傷:分析應(yīng)力應(yīng)變滯回環(huán)的變化,計(jì)算能量耗散或損傷累積參數(shù)。

? 失效機(jī)理:結(jié)合SEM或顯微鏡觀察斷口形貌,區(qū)分蠕變孔洞與疲勞裂紋。

 

5. 馥勒試驗(yàn)機(jī)特殊功能

多階段編程:可設(shè)置“靜態(tài)載荷+動態(tài)疊加”的復(fù)合波形。

軟件支持:配套軟件(如TestPilot)可能提供蠕變疲勞協(xié)同分析模塊。

安全保護(hù):過載、位移超限自動停機(jī),防止試樣意外斷裂損壞設(shè)備。

常見問題解決

試樣打滑:改用砂紙墊片或增加夾具壓力。

數(shù)據(jù)漂移:定期校準(zhǔn)載荷傳感器和引伸計(jì)。

熱軟化:降低頻率或強(qiáng)制風(fēng)冷。

通過合理設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)并利用馥勒試驗(yàn)機(jī)的高精度控制能力,可有效評估柔性材料在蠕變疲勞耦合作用下的耐久性。建議參考ASTM D2990(蠕變)和ASTM D3479(疲勞)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行方法驗(yàn)證。

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