疲劳试验PPT课件
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结构疲劳试验(终)课件
工作。
试验结束
当试样发生断裂或达到预 定的试验次数时，结束试
验。
疲劳试验的设备
疲劳试验机
用于施加循环应力和应变的主要设备，可分 为旋转弯曲疲劳试验机和振动疲劳试验机等。
试验夹具
用于监测试样在试验过程中的各种参数，如 应力、应变等。
传感器和测量仪器
用于安装和固定试样的辅助设备，需根据试 样形状和尺寸进行定制。
加载系统
将试样安装在试验机上， 并调整加载系统，确保试 样受到所需的应力或应变。
疲劳损伤监测
在试验过程中，通过各种 方法监测试样的疲劳损伤， 如裂纹扩展、应力分布等。
01
02
03
04
05
试样准备
根据试验要求，选择合适 的试样，并进行必要的处 理，如表面处理、安装等。
循环加载
对试样施加循环应力或应 变，使试样在交变载荷下
非线性疲劳寿命预测模型
考虑到结构在循环加载过程中的非线 性行为，如塑性变形和应变硬化，采 用非线性累积损伤理论进行寿命预测。
疲劳寿命的影响因素
01
载荷条件
包括最大载荷、最小载荷、应 力幅、平均应力等，对疲劳寿 命有显著影响。
02
材料性能
材料的强度、韧性、硬度等性 能参数对疲劳寿命具有重要影 响。
03
环境疲劳试验
在模拟实际使用环境条件下，测 试材料或结构的疲劳性能，包括 温度、湿度、腐蚀等环境因素。
01
高周疲劳试验
适用于测试低应力水平下材料的 疲劳性能，通常测试频率较低。
02
03
断裂力学试验
通过测试材料的韧性、强度和断 裂韧性等参数，评估材料的疲劳 性能。
04
02
结构疲劳试验方法
试验结束
当试样发生断裂或达到预 定的试验次数时，结束试
验。
疲劳试验的设备
疲劳试验机
用于施加循环应力和应变的主要设备，可分 为旋转弯曲疲劳试验机和振动疲劳试验机等。
试验夹具
用于监测试样在试验过程中的各种参数，如 应力、应变等。
传感器和测量仪器
用于安装和固定试样的辅助设备，需根据试 样形状和尺寸进行定制。
加载系统
将试样安装在试验机上， 并调整加载系统，确保试 样受到所需的应力或应变。
疲劳损伤监测
在试验过程中，通过各种 方法监测试样的疲劳损伤， 如裂纹扩展、应力分布等。
01
02
03
04
05
试样准备
根据试验要求，选择合适 的试样，并进行必要的处 理，如表面处理、安装等。
循环加载
对试样施加循环应力或应 变，使试样在交变载荷下
非线性疲劳寿命预测模型
考虑到结构在循环加载过程中的非线 性行为，如塑性变形和应变硬化，采 用非线性累积损伤理论进行寿命预测。
疲劳寿命的影响因素
01
载荷条件
包括最大载荷、最小载荷、应 力幅、平均应力等，对疲劳寿 命有显著影响。
02
材料性能
材料的强度、韧性、硬度等性 能参数对疲劳寿命具有重要影 响。
03
环境疲劳试验
在模拟实际使用环境条件下，测 试材料或结构的疲劳性能，包括 温度、湿度、腐蚀等环境因素。
01
高周疲劳试验
适用于测试低应力水平下材料的 疲劳性能，通常测试频率较低。
02
03
断裂力学试验
通过测试材料的韧性、强度和断 裂韧性等参数，评估材料的疲劳 性能。
04
02
结构疲劳试验方法
疲劳分析简介 ppt课件
S1 - 10
Stress Amplitude
S-N 方法 – 相似理论
Unnot ched Shaft Notched Shaft Life in Cycles
snom
s nom
The life of this . . . . . . . . . . . . . . . . is the same as the life of this . . . . . if both are subject to the same nominal stress
S1 - 9
S-N 方法
• 也称为应力-寿命和全寿命方法
• 评估产生严重失效的总疲劳寿命
• 疲劳寿命由对数应力-循环(S-N)曲线计算
• 该方法适合于长寿命疲劳失效问题，因为该
方法是基于名义弹性应力，即使有小的塑性
发生。 PAT318A, Section 1, October 2012
Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
Fatigue Line)
Elastic (High Cycle Fatigue Line)
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
N
S1 - 14
S-N和E-N疲劳曲线比较
Low Cycle Region
S1 - 7
Stage II Crack Growth
疲劳寿命计算方法概述
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
疲劳ppt课件
主要内容：
1 力学性能测试 2 表面工程—复合镀
1
力学性能测试– 材料的疲劳与断裂
材料或结构失效的主要原因
断裂是最为常见也最 为危险的失效形式！！
变形
断裂
腐蚀
磨损
2
疲劳研究目的
定寿 延寿 寿命估算
3
疲劳问题
裂纹萌生—裂纹形成寿命 裂纹扩展—裂纹扩展寿命
4
循环次数的高低： ①高周疲劳--高于104～105的疲劳。 ②低周疲劳--低于104～105的疲劳。 控制参量： ①应变疲劳 ②应力疲劳
7
疲劳设计方法包括：
总寿命法和损伤容பைடு நூலகம்法
损伤容限分析
指在规定未经维修的使用阶段内，结构抵 抗由于瑕疵、裂纹或损伤导致破坏的能力。
8
疲劳裂纹扩展公式：
Pairs公式：
Forman公式：
9
化学复合镀的原理
10
基本工艺流程：
打磨 除油 干燥称重 酸洗活化 复合镀 取样清洗 烘干 称量
11
测试
12
5
应变疲劳 ———由恒定应变幅试验机测定，称
为低周应变疲劳。表征低周疲劳裂纹形成阶 段的疲劳性能，有应变-疲劳寿命曲线（ε-N 曲线）和循环应力应变曲线。
6
1.试验时，控制总应变幅△ε /2不变，对各 个试样用不同应变幅进行试验，直到试样 断裂破坏。 2.记录各次试验的疲劳寿命Nf，以应变幅 为纵坐标，2 Nf为横坐标。 3.在双对数坐标下画出log(△ε/2)-log(2Nf) 曲线，得到应变疲劳寿命曲线。
1 力学性能测试 2 表面工程—复合镀
1
力学性能测试– 材料的疲劳与断裂
材料或结构失效的主要原因
断裂是最为常见也最 为危险的失效形式！！
变形
断裂
腐蚀
磨损
2
疲劳研究目的
定寿 延寿 寿命估算
3
疲劳问题
裂纹萌生—裂纹形成寿命 裂纹扩展—裂纹扩展寿命
4
循环次数的高低： ①高周疲劳--高于104～105的疲劳。 ②低周疲劳--低于104～105的疲劳。 控制参量： ①应变疲劳 ②应力疲劳
7
疲劳设计方法包括：
总寿命法和损伤容பைடு நூலகம்法
损伤容限分析
指在规定未经维修的使用阶段内，结构抵 抗由于瑕疵、裂纹或损伤导致破坏的能力。
8
疲劳裂纹扩展公式：
Pairs公式：
Forman公式：
9
化学复合镀的原理
10
基本工艺流程：
打磨 除油 干燥称重 酸洗活化 复合镀 取样清洗 烘干 称量
11
测试
12
5
应变疲劳 ———由恒定应变幅试验机测定，称
为低周应变疲劳。表征低周疲劳裂纹形成阶 段的疲劳性能，有应变-疲劳寿命曲线（ε-N 曲线）和循环应力应变曲线。
6
1.试验时，控制总应变幅△ε /2不变，对各 个试样用不同应变幅进行试验，直到试样 断裂破坏。 2.记录各次试验的疲劳寿命Nf，以应变幅 为纵坐标，2 Nf为横坐标。 3.在双对数坐标下画出log(△ε/2)-log(2Nf) 曲线，得到应变疲劳寿命曲线。
第六章疲劳研究课件
第六章 疲劳研究
第三节、疲劳与工作效率
一、疲劳的一般规律
1．疲劳有积累的现象； 2．疲劳如果没有得到消除，可延续到下一天； 3．生理机能周期下降时产生的疲劳较重，上升时疲劳较轻； 4．同一劳动，对青年人产生的疲劳程度较轻，对年长者产生 的疲劳较重； 5．疲劳是可以消除的； 6．肌体疲劳比精神疲劳容易恢复； 7．人对疲劳有一定的适应能力； 8．工作留有余地可以减轻疲劳。
营养物名称
释放能量(卡)
炭水化合物
4.1
蛋白质
4.3
脂肪
9.4
第六章 疲劳研究
1、概念 能量代谢-----体内能量的产生和消耗
体内能量的主要作用 ： 第一、对外作功，可以进行各种体力劳动和运动； 第二、对内作功，可以保持体内血液循环、呼吸 和神经传导； 第三、维持体内温度计正常 。
体内代谢总能量 = 对外作功能量 + 体内直接和间接
劳动强度----是指劳动者所从事劳动的繁重、紧张
程度或密集程度
劳动强度的大小是以劳动者在一定时间内体力和智力 的支出量来衡量的。 劳动的繁重程度主要表现为体力消耗； 劳动的紧张程度主要表现为脑力消耗。 单位时间内劳动量消耗越多，表示劳动强度越高。
所谓劳动强度就是用能量代谢率所表示的人体生理 的负荷程度
具有下述两项或两项以下者，则为“黄灯”警告期；目前尚无担心。具 有下述3-5项者，则为一次“红灯”预报期，说明已经具备“过劳死” 的征兆。6项以上者，为二次“红灯”危险期，可定为“过劳死”的后 备军
第六章 疲劳研究
疲劳自觉症状项目调查表
A(身体症状)
B(精神症状)
C(神经感觉症状)
头沉
头脑不清头晕
休息开始时刻的确定
疲劳试验
第七节 结构疲劳试验
• 疲劳：结构物或构件在重复荷载作用下达 到破坏时的应力比其静力强度要低的多。 结构疲劳试验的目的就是要了解在重复荷 载作用下结构的性能和其变化规律。 • 为什么对结构构件 —— 特别是钢筋混凝土 构件的疲劳性能的研究比较重视？
一、疲劳试验项目
结构疲劳试验按试验目的的不同可分为研究性疲 劳试验和检验性疲劳试验两类。 研究性疲劳试验一般包括以下内容：开裂荷载和 开裂情况；裂缝的宽度、长度、间距及其随荷载 重复次数的变化；最大挠度及其变化；疲劳极限； 疲劳破坏特征。 检验性疲劳试验一般包括以下内容：抗裂性能； 开裂荷载、裂缝宽度及开展情况；最大挠度的变 化情况。
（2）疲劳试验的应变测量 动态或静动态应变仪测量。 裂缝测量：裂缝的开始出现和微裂缝的宽度很重要。 目前利用光学仪器或应变传感器电测。
（3）疲劳试验的挠度测量
（4）疲劳试验的安装 疲劳试验需要连续进行时间很长，振动荷载很大，试件安装及试验过程中需 要充分注意安全措施。 （1）试件安装时，严格对中，保证平稳，尽可能不用分配梁，如需多点加载 可用多个脉冲千斤顶。要在砂浆找平层的强度足够时才能做试验。 （2）试验过程中，要经常巡视，发现隐患，立刻排除。 （3）注意安全防护，设置支架等保护措施。
二、疲劳试验荷载
（一）疲劳试验荷载取值： 疲劳试验的上限荷载Qmax是根据构件在最大标准 荷载最不利组合下产生的弯矩计算而得，荷载下限 根据疲劳试验设备的要求而定。
（二）疲劳试验荷载速度 荷载频率不应使构件和荷载架发生共振，同时 应使构件在试验时与实际工作时的受力状态一致， 为此荷载频率与构件固有频率应满足一定条件：
【思 考 题】
1.列举几个建筑工程中需要考虑振动问题的方面？ 2.结构动载试验主要包括哪三类情况？ 3.测振系统由哪几部分组成？画出仪器组成框图， 并说明各部分的作用？什么是压电效应？ 4.动载试验中产生动荷载的方法有哪几种？ 5.何为结构的动力反应与动力特性？它们有何区别？ 6.结构动力特性试验测定方法有哪三种？简述共振 法的测定原理？ 7.光线示波器的工作原理？
• 疲劳：结构物或构件在重复荷载作用下达 到破坏时的应力比其静力强度要低的多。 结构疲劳试验的目的就是要了解在重复荷 载作用下结构的性能和其变化规律。 • 为什么对结构构件 —— 特别是钢筋混凝土 构件的疲劳性能的研究比较重视？
一、疲劳试验项目
结构疲劳试验按试验目的的不同可分为研究性疲 劳试验和检验性疲劳试验两类。 研究性疲劳试验一般包括以下内容：开裂荷载和 开裂情况；裂缝的宽度、长度、间距及其随荷载 重复次数的变化；最大挠度及其变化；疲劳极限； 疲劳破坏特征。 检验性疲劳试验一般包括以下内容：抗裂性能； 开裂荷载、裂缝宽度及开展情况；最大挠度的变 化情况。
（2）疲劳试验的应变测量 动态或静动态应变仪测量。 裂缝测量：裂缝的开始出现和微裂缝的宽度很重要。 目前利用光学仪器或应变传感器电测。
（3）疲劳试验的挠度测量
（4）疲劳试验的安装 疲劳试验需要连续进行时间很长，振动荷载很大，试件安装及试验过程中需 要充分注意安全措施。 （1）试件安装时，严格对中，保证平稳，尽可能不用分配梁，如需多点加载 可用多个脉冲千斤顶。要在砂浆找平层的强度足够时才能做试验。 （2）试验过程中，要经常巡视，发现隐患，立刻排除。 （3）注意安全防护，设置支架等保护措施。
二、疲劳试验荷载
（一）疲劳试验荷载取值： 疲劳试验的上限荷载Qmax是根据构件在最大标准 荷载最不利组合下产生的弯矩计算而得，荷载下限 根据疲劳试验设备的要求而定。
（二）疲劳试验荷载速度 荷载频率不应使构件和荷载架发生共振，同时 应使构件在试验时与实际工作时的受力状态一致， 为此荷载频率与构件固有频率应满足一定条件：
【思 考 题】
1.列举几个建筑工程中需要考虑振动问题的方面？ 2.结构动载试验主要包括哪三类情况？ 3.测振系统由哪几部分组成？画出仪器组成框图， 并说明各部分的作用？什么是压电效应？ 4.动载试验中产生动荷载的方法有哪几种？ 5.何为结构的动力反应与动力特性？它们有何区别？ 6.结构动力特性试验测定方法有哪三种？简述共振 法的测定原理？ 7.光线示波器的工作原理？
疲劳试验及几种试验方法的比较ppt课件
214,900
20℃ 34,500
245,600 108,100
几种疲劳试验的比较
试验 方法
优点
四点 弯曲
①试验结果可直接用于设计 ②基本技术可用于其他方面 ③可选择加载方法 ④敏感程度相对较好
缺点
①耗时 ②成本高 ③需专用设备
模拟现 简便 综合 场状况 性 排序
接近
较简 便
1
梯形 悬臂
梁
①试验结果可直接用于设计 ②基本技术可用于其他方面 ③可选择加载方法
四点弯 曲
51 0 11 33 84 8 56 50 67 85 99 88
梯形悬 臂梁
29 0 5 24 44 4 58 0 49 80 98 80
间接拉 伸
43 0 27 18 67 0 53 0 45 67 99 76
不同试验方法影响敏感性分析结果
四点弯曲 间接拉伸
梯形悬臂梁弯曲
四点弯曲
梯形悬臂梁弯曲
◦ 2、控温精度为0.1℃，控温范围为-20℃~+60℃
间接拉伸疲劳试验方法
加载方式
间接拉伸疲劳试验方法
试件尺寸
◦ 直径100mm ◦ 高63.5mm
环境条件：
◦ 1、沥青混合料小梁试件均在环境温控箱内在试验温度 下养护4小时以上
◦ 2、保温室控温范围为2℃-20℃，精度至少为±1℃。
三种试验方法的评价
2路面结构在模拟汽车荷载作用下的疲劳试验研究4试验室小型试件的疲劳试验研究12ppt课件疲劳试验方式汇总试验方法加载形式应力分布加载波形加载频率间歇时间次应力状态四点弯曲带间隙的半正1167单轴向中点弯曲同上带间隙的正弦三角或方波最大1100单轴向梯形悬臂带间隙的正弦三角波形25或1100单轴向旋转悬臂101667单轴向833250单轴向间接拉伸10双轴向支承梁弯曲半正弦075单轴向13ppt课件加载方式14ppt课件采用振动轮碾成型设备进行碾压成型置于高精度金刚石双面剧内采用双面同步切割技术300mm50mm50mm沥青混合料小梁试件均在试验温度下环境温控箱内养护4小时以上控温精度为01控温范围为2060成型方法试件尺寸环境条件15ppt课件16ppt课件加载方式17ppt课件1沥青混合料小梁试件均在环境温控箱内在试验温度下养护4小时以上2控温精度为01控温范围为206018ppt课件加载方式19ppt课件1沥青混合料小梁试件均在环境温控箱内在试验温度下养护4小时以上2保温室控温范围为220精度至少为120ppt课件影响因素敏感性试验可靠性合理性美国shrp研究计划对这三种试验方法进行详细的评价从三个角度方法评价21ppt课件评价指标影响因劲度模量变化百分表沥青种类512943沥青含量集料类型1127空隙率332418844467应力水平疲劳寿命变化百分表沥青种类565853沥青含量50集料类型674945空隙率858067999899应力水平88807622ppt课件四点弯曲间接拉伸梯形悬臂梁弯曲四点弯曲梯形悬臂梁弯曲间接拉伸23ppt课件评价指标弯曲梯形悬臂梁间接拉伸劲度模量变化系数123114197采样方差inpsi00100140015疲劳寿命变化系数9871718655采样方差innf028216960213试验可靠性分析主要用于评价试验方法在重复条件下的可靠程度即反映各试验方法的离散程度
零部件疲劳试验
断裂力学试验
基于断裂力学原理，通过 控制裂纹扩展速率或测量 临界应力强度因子来评估 零部件的疲劳性能。
02
零部件疲劳试验方法
应力疲劳试验
总结词
通过在试样上施加交变应力来模拟实际工作状态，以检测试样在交变应力作用下 的疲劳性能。
详细描述
应力疲劳试验是在试样上施加交变应力，使试样在一定周期内反复承受拉伸和压 缩，以模拟实际工作状态。该试验方法适用于各种材料和零部件，如金属、塑料 、橡胶等，是评估材料和零部件疲劳性能的重要手段。
使用和维护建议
根据试验结果和失效分析，提出合 理的使用和维护建议，降低使用过 程中对零部件的损伤和失效风险。
06
零部件疲劳试验的应用与 发展趋势
应用领域
汽车工业
零部件疲劳试验在汽车工业中应用广泛，主要用 于测试发动机、传动系统、悬挂系统等关键部件 的疲劳性能，以确保车辆的安全性和可靠性。
轨道交通
03
零部件疲劳试验设备与材 料
试验设备
疲劳试验机
用于施加循环载荷，模 拟零部件在实际使用中
的受力情况。
数据采集系统
用于实时监测和记录试 验过程中的应变、位移
等数据。
环境箱
用于模拟不同温度、湿度等 环境条件，以评估零部件在
不同环境下的疲劳性能。
振动台
用于模拟实际使用中的 振动情况，加速疲劳裂
纹的萌生和扩展。
应力分析
分析试验过程中零部件所承受的应力分布和变化情况，评估应力 对疲劳寿命的影响。
损伤累积
评估零部件在循环载荷下的损伤累积情况，分析损伤累积与疲劳 失效的关系。
失效分析
失效模式
分析试验中观察到的失效模式，如裂纹、断裂、磨损等，了解失效 的具体表现形式。
学习疲劳测定课件
學習疲勞測定
實驗目的
掌握學習疲勞的定義 掌握常用學習疲勞的評價方法 掌握學習疲勞測定的選用原則
現在我們先來進行一次學習前的疲勞測定吧(●’◡’●)
學習負荷的評價：疲勞
定義：在過強、過猛的刺激，或刺激強度雖不大但持續長時間的作用 下，使大腦皮層細胞的功能消耗超過限度，所產生的保護性抑制。
早期疲 勞
學習疲勞的評價方法
1.體征和行為觀察法（直接觀察疲勞的客觀表現、間接觀 察法和調查健康狀況） 2.教育心理學方法（短時記憶測定） 3.生理學方法（明視持久度測試、閃光融合臨界頻率測定 ） 4.生理-教育心理結合法（劑量作業試驗） 選用原則*： ①直接/間接反映皮質功能狀況；②評定疲勞的不同階 段，早期發現疲勞；③簡便易行，方便現場測試，不增 加受試者腦力負擔。
當閃爍光的閃爍頻率逐漸增大到一定程度時，人的眼睛便會感覺到融合光，從閃光感 覺到融合感覺（或相反）變化瞬間的閃爍頻率即閃光融合臨界頻率值；該值可反映視 覺分析功能，與機體的大腦工作能力密切相關。
評價：工作前後施測，比較結果，臨界頻率值減少，提示出現疲勞。
生理-教育心理結合法： 劑量作業試驗
原理：在限定時間內讓被試完成指定作業，根據其完成作業的數量和產生的錯誤，判斷高級神
下降，出現疲勞。（前後兩次結果相差10%以上有意義）
明視時間（秒）
明視持久度=
x100%
注視總時間（秒）
注：在明亮的地方，視細胞中只有視錐細胞起作用，用這種狀態看物體時稱為明視。
生理學測定：
針對疲勞出現時皮質功能的抑制狀態和生理功能變化進行測量
閃光融合臨界頻率測定
原理：腦工作能力降低，視覺分析功能下降。
短時記憶測定
原理：通過測量記憶反映大腦疲勞與否。 腦工作能力下降，大腦皮質對資訊的編碼 、貯存能力將下降，表現為短時記憶量減 少、記憶時間縮短。
實驗目的
掌握學習疲勞的定義 掌握常用學習疲勞的評價方法 掌握學習疲勞測定的選用原則
現在我們先來進行一次學習前的疲勞測定吧(●’◡’●)
學習負荷的評價：疲勞
定義：在過強、過猛的刺激，或刺激強度雖不大但持續長時間的作用 下，使大腦皮層細胞的功能消耗超過限度，所產生的保護性抑制。
早期疲 勞
學習疲勞的評價方法
1.體征和行為觀察法（直接觀察疲勞的客觀表現、間接觀 察法和調查健康狀況） 2.教育心理學方法（短時記憶測定） 3.生理學方法（明視持久度測試、閃光融合臨界頻率測定 ） 4.生理-教育心理結合法（劑量作業試驗） 選用原則*： ①直接/間接反映皮質功能狀況；②評定疲勞的不同階 段，早期發現疲勞；③簡便易行，方便現場測試，不增 加受試者腦力負擔。
當閃爍光的閃爍頻率逐漸增大到一定程度時，人的眼睛便會感覺到融合光，從閃光感 覺到融合感覺（或相反）變化瞬間的閃爍頻率即閃光融合臨界頻率值；該值可反映視 覺分析功能，與機體的大腦工作能力密切相關。
評價：工作前後施測，比較結果，臨界頻率值減少，提示出現疲勞。
生理-教育心理結合法： 劑量作業試驗
原理：在限定時間內讓被試完成指定作業，根據其完成作業的數量和產生的錯誤，判斷高級神
下降，出現疲勞。（前後兩次結果相差10%以上有意義）
明視時間（秒）
明視持久度=
x100%
注視總時間（秒）
注：在明亮的地方，視細胞中只有視錐細胞起作用，用這種狀態看物體時稱為明視。
生理學測定：
針對疲勞出現時皮質功能的抑制狀態和生理功能變化進行測量
閃光融合臨界頻率測定
原理：腦工作能力降低，視覺分析功能下降。
短時記憶測定
原理：通過測量記憶反映大腦疲勞與否。 腦工作能力下降，大腦皮質對資訊的編碼 、貯存能力將下降，表現為短時記憶量減 少、記憶時間縮短。
疲劳试验 ppt课件
一疲劳曲线1对称循环疲劳曲线n曲线p96图531有水平段的疲劳曲线钢2无水平段的疲劳曲线有色金属不锈钢等三疲劳曲线和疲劳极限二疲劳极限1对称疲劳极限97循环载荷r1
第四章 疲劳试验
引言
材料构件在变动应力和应变的长期作用下， 由于累积损伤而引起的断裂的现象——疲劳。
疲劳属低应力循环延时断裂。 不产生明显的塑性变形，呈现突然的脆断。 ∴疲劳断裂是一种非常危险的断裂。 ∴工程中研究疲劳的规律、机理、力学性能指 标、影响因素等，就具有重要的意义。
（二）疲劳极限
1、对称疲劳极限 97 循环载荷，r=-1。 σ-1，τ-1，σ-1p（对称拉压）Leabharlann 2、不对称循环疲劳极限（σr）
利用已知的对称循环疲劳极限，用工程作图法求得各 种不对称循环疲劳极限。
或者采用回归的公式求得。 （1）应力幅σa~平均应力σm图
y轴上的边界点为0和σ-1 x轴上的边界点为0和σb
铜及轻合金：τ-1=0.55σ-1，铸铁τ-1=0.8σ-1 σ-1>σ-1p>τ-1
三、疲劳极限与静强度之间的关系
钢：σ-1p=0.23（σs+σb） σ-1=0.27（σs+σb）
铸铁：σ-1p=0.4σb σ-1=0.45σb
铝合金：σ-1p=σb/6 +7.5(MPa) σ-1p=σb/6 -7.5(MPa)
第二节 疲劳抗力指标及其测定
一、疲劳极限的测定
第一步 采用升降法测定条件疲劳极限， 第二步 用成组法测定σ一N曲线有限寿命段上各 点的数据， 第三步 绘制σ一N曲线。
二、不同应力状态下的疲劳极限 根据大量的实验结果，弯曲与拉压、扭转疲劳
极限之间的关系： 钢：σ-1p=0.85σ-1，铸铁σ-1p=0.65σ-1
第四章 疲劳试验
引言
材料构件在变动应力和应变的长期作用下， 由于累积损伤而引起的断裂的现象——疲劳。
疲劳属低应力循环延时断裂。 不产生明显的塑性变形，呈现突然的脆断。 ∴疲劳断裂是一种非常危险的断裂。 ∴工程中研究疲劳的规律、机理、力学性能指 标、影响因素等，就具有重要的意义。
（二）疲劳极限
1、对称疲劳极限 97 循环载荷，r=-1。 σ-1，τ-1，σ-1p（对称拉压）Leabharlann 2、不对称循环疲劳极限（σr）
利用已知的对称循环疲劳极限，用工程作图法求得各 种不对称循环疲劳极限。
或者采用回归的公式求得。 （1）应力幅σa~平均应力σm图
y轴上的边界点为0和σ-1 x轴上的边界点为0和σb
铜及轻合金：τ-1=0.55σ-1，铸铁τ-1=0.8σ-1 σ-1>σ-1p>τ-1
三、疲劳极限与静强度之间的关系
钢：σ-1p=0.23（σs+σb） σ-1=0.27（σs+σb）
铸铁：σ-1p=0.4σb σ-1=0.45σb
铝合金：σ-1p=σb/6 +7.5(MPa) σ-1p=σb/6 -7.5(MPa)
第二节 疲劳抗力指标及其测定
一、疲劳极限的测定
第一步 采用升降法测定条件疲劳极限， 第二步 用成组法测定σ一N曲线有限寿命段上各 点的数据， 第三步 绘制σ一N曲线。
二、不同应力状态下的疲劳极限 根据大量的实验结果，弯曲与拉压、扭转疲劳
极限之间的关系： 钢：σ-1p=0.85σ-1，铸铁σ-1p=0.65σ-1
《零部件疲劳试验》课件
维护成本增加
频繁更换和维修零部件增加了维护成本。
降低设备使用寿命
疲劳损伤累积导致设备性能下降，使用寿命缩短。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
零部件疲劳试验原理
疲劳失效机理
疲劳失效是指零部件在循环载荷作用下，经过 一定次数的循环后发生断裂的现象。
疲劳失效通常发生在高应力区域或结构不连续 处，这些区域会产生应力集中，导致局部应力 超过材料的疲劳极限，最终引发断裂。
案例二：飞机零部件疲劳试验
总结词
飞机零部件疲劳试验对于确保飞行安全至关重要。
详细描述
飞机在飞行过程中会受到复杂的气动载荷和结构载荷，这些载荷会对飞机结构产生疲劳效应。飞机零部件疲劳试 验通过模拟实际飞行中的载荷和环境条件，对机翼、机身、起落架等关键部位进行疲劳测试，以确保飞机在长期 使用过程中的安全性和可靠性。
数据采集系统
实时采集试验数据，包括载荷、应变、位移 等。
试验过程与步骤
安装与调试
将试样安装在试验机上，并进 行必要的调试，确保试验机正 常工作。
试验过程
按照设定的循环载荷进行试验 ，记录试验数据。
试样准备
选择合适的试样，并进行必要 的处理，如清洗、干燥等。
预处理
对试样进行预处理，如预加载 、预热等，以消除试样的初始 应力或变形。
自动化测试系统
开发自动化测试系统，实现疲劳 试验过程的自动化和智能化，提 高试验效率和质量。
热疲劳
由于温度变化引起的热应力导致的 疲劳。
03
02
低周疲劳
交变应力幅较高，断裂周次在 10^3~10^4之间。
环境疲劳
在腐蚀、辐射等特殊环境因素作用 下的疲劳。
频繁更换和维修零部件增加了维护成本。
降低设备使用寿命
疲劳损伤累积导致设备性能下降，使用寿命缩短。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
零部件疲劳试验原理
疲劳失效机理
疲劳失效是指零部件在循环载荷作用下，经过 一定次数的循环后发生断裂的现象。
疲劳失效通常发生在高应力区域或结构不连续 处，这些区域会产生应力集中，导致局部应力 超过材料的疲劳极限，最终引发断裂。
案例二：飞机零部件疲劳试验
总结词
飞机零部件疲劳试验对于确保飞行安全至关重要。
详细描述
飞机在飞行过程中会受到复杂的气动载荷和结构载荷，这些载荷会对飞机结构产生疲劳效应。飞机零部件疲劳试 验通过模拟实际飞行中的载荷和环境条件，对机翼、机身、起落架等关键部位进行疲劳测试，以确保飞机在长期 使用过程中的安全性和可靠性。
数据采集系统
实时采集试验数据，包括载荷、应变、位移 等。
试验过程与步骤
安装与调试
将试样安装在试验机上，并进 行必要的调试，确保试验机正 常工作。
试验过程
按照设定的循环载荷进行试验 ，记录试验数据。
试样准备
选择合适的试样，并进行必要 的处理，如清洗、干燥等。
预处理
对试样进行预处理，如预加载 、预热等，以消除试样的初始 应力或变形。
自动化测试系统
开发自动化测试系统，实现疲劳 试验过程的自动化和智能化，提 高试验效率和质量。
热疲劳
由于温度变化引起的热应力导致的 疲劳。
03
02
低周疲劳
交变应力幅较高，断裂周次在 10^3~10^4之间。
环境疲劳
在腐蚀、辐射等特殊环境因素作用 下的疲劳。
《金属疲劳试验》课件
金属疲劳试验可用于评估机械部件的可靠性，预测其在使用过程 中的疲劳寿命，从而确保机械系统的安全稳定运行。
优化机械部件设计
通过金属疲劳试验，可以了解机械部件的疲劳性能，进一步优化其 设计，提高机械部件的抗疲劳性能。
检测机械部件的损伤
金属疲劳试验可以检测机械部件内部的微裂纹和损伤，及时发现潜 在的安全隐患，预防重大事故的发生。
高强度材料
随着技术的进步，高强度材料的应用越来越广泛。这些材料 的疲劳性能与传统材料相比有较大差异，因此需要深入研究 高强度材料的疲劳性能，以适应未来发展的需求。
智能化技术在金属疲劳试验中的应用
智能化数据采集
利用先进的传感器和数据采集技术， 实现金属疲劳试验过程中数据的实时 采集和监控，提高试验的准确性和可 靠性。
随机疲劳试验
随机疲劳试验是一种模拟实际 工作环境中随机应力的疲劳试
验方法。
在随机疲劳试验中，金属材料 承受的应力是一个随机过程， 以模拟实际工作过程中应力的
随机变化。
随机疲劳试验的优点是能够更 真实地模拟实际工作状态，获 得更接近实际的疲劳性能数据 。
随机疲劳试验的缺点是需要特 殊的设备和试验条件，操作相 对复杂。
法
通过观察试样的断裂时间、应力 幅值或循环次数，结合试验数据 ，计算出金属材料的疲劳寿命。
影响因素
金属材料的疲劳寿命受到多种因 素的影响，如材料成分、微观组 织结构、表面处理、应力集中等 。
S-N曲线的绘制与分析
S-N曲线
表示金属材料在不同应力水平下的疲劳寿命的曲线，横坐 标为应力水平（S），纵坐标为疲劳寿命（N）。
料选择和应用提供依据。
评估材料的疲劳性能
02
金属疲劳试验可以评估材料的疲劳性能，包括抗疲劳性能、损
优化机械部件设计
通过金属疲劳试验，可以了解机械部件的疲劳性能，进一步优化其 设计，提高机械部件的抗疲劳性能。
检测机械部件的损伤
金属疲劳试验可以检测机械部件内部的微裂纹和损伤，及时发现潜 在的安全隐患，预防重大事故的发生。
高强度材料
随着技术的进步，高强度材料的应用越来越广泛。这些材料 的疲劳性能与传统材料相比有较大差异，因此需要深入研究 高强度材料的疲劳性能，以适应未来发展的需求。
智能化技术在金属疲劳试验中的应用
智能化数据采集
利用先进的传感器和数据采集技术， 实现金属疲劳试验过程中数据的实时 采集和监控，提高试验的准确性和可 靠性。
随机疲劳试验
随机疲劳试验是一种模拟实际 工作环境中随机应力的疲劳试
验方法。
在随机疲劳试验中，金属材料 承受的应力是一个随机过程， 以模拟实际工作过程中应力的
随机变化。
随机疲劳试验的优点是能够更 真实地模拟实际工作状态，获 得更接近实际的疲劳性能数据 。
随机疲劳试验的缺点是需要特 殊的设备和试验条件，操作相 对复杂。
法
通过观察试样的断裂时间、应力 幅值或循环次数，结合试验数据 ，计算出金属材料的疲劳寿命。
影响因素
金属材料的疲劳寿命受到多种因 素的影响，如材料成分、微观组 织结构、表面处理、应力集中等 。
S-N曲线的绘制与分析
S-N曲线
表示金属材料在不同应力水平下的疲劳寿命的曲线，横坐 标为应力水平（S），纵坐标为疲劳寿命（N）。
料选择和应用提供依据。
评估材料的疲劳性能
02
金属疲劳试验可以评估材料的疲劳性能，包括抗疲劳性能、损
疲劳分析简介ppt课件
疲劳分析简介
疲劳的物理基础(续)
小裂纹产生的原因很多:
• 第二相粒子的裂变或界面脱离(cracking or debonding of second phase particles);
• 表面上的自然划痕和加工痕; • 腐蚀坑或晶间腐蚀; • 铸造气孔; • 锻造成型留下的圈痕; • 脆面层
疲劳分析简介
N
疲劳分析简介
裂纹扩展(LEFM)方法
• 裂纹萌生后剩余的寿命是多少? • 一个已经或即将发生裂纹的部件其安全寿命或相应
监测计划是怎样的? • 裂纹扩展方法是以线弹性断裂力学(LEFM)为基础的 • 它将应力强度因子和裂纹扩展速率联系起来 • 采用逐个循环计算来预测寿命 • 它被广泛应用在航空，船舶和能源领域
Nf = Ni + Np
Total Life
= Crack Initiation + Crack Growth
S-N
Local Strain
疲劳分析简介
LEFM
应力寿命 (S-N) 方法
疲劳分析简介
应力寿命 (S-N) 理论
• S-N 方法评估全寿命，而没有清楚区分初始裂纹 和裂纹扩展
• 它通常要求涉及到几何模型的试验数据是结构S-N 曲线
疲劳分析简介
疲劳寿命方法
• S-N (Stress-Life方法)
名义或局部弹性应力与总寿命的关系
• E-N (Strain-Life方法)
局部应变与裂纹萌生寿命的关系
• LEFM (裂纹扩展方法)
• 应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理
疲劳分析简介
S-N 方法
• 也称为应力-寿命和全寿命方法 • 评估产生严重失效的总疲劳寿命 • 疲劳寿命由对数应力-循环(S-N)曲线计算 • 该方法适合于长寿命疲劳失效问题，因为该方法是
疲劳的物理基础(续)
小裂纹产生的原因很多:
• 第二相粒子的裂变或界面脱离(cracking or debonding of second phase particles);
• 表面上的自然划痕和加工痕; • 腐蚀坑或晶间腐蚀; • 铸造气孔; • 锻造成型留下的圈痕; • 脆面层
疲劳分析简介
N
疲劳分析简介
裂纹扩展(LEFM)方法
• 裂纹萌生后剩余的寿命是多少? • 一个已经或即将发生裂纹的部件其安全寿命或相应
监测计划是怎样的? • 裂纹扩展方法是以线弹性断裂力学(LEFM)为基础的 • 它将应力强度因子和裂纹扩展速率联系起来 • 采用逐个循环计算来预测寿命 • 它被广泛应用在航空，船舶和能源领域
Nf = Ni + Np
Total Life
= Crack Initiation + Crack Growth
S-N
Local Strain
疲劳分析简介
LEFM
应力寿命 (S-N) 方法
疲劳分析简介
应力寿命 (S-N) 理论
• S-N 方法评估全寿命，而没有清楚区分初始裂纹 和裂纹扩展
• 它通常要求涉及到几何模型的试验数据是结构S-N 曲线
疲劳分析简介
疲劳寿命方法
• S-N (Stress-Life方法)
名义或局部弹性应力与总寿命的关系
• E-N (Strain-Life方法)
局部应变与裂纹萌生寿命的关系
• LEFM (裂纹扩展方法)
• 应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理
疲劳分析简介
S-N 方法
• 也称为应力-寿命和全寿命方法 • 评估产生严重失效的总疲劳寿命 • 疲劳寿命由对数应力-循环(S-N)曲线计算 • 该方法适合于长寿命疲劳失效问题，因为该方法是
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4
三、疲劳试验的步骤
疲劳试验的加载程序可归纳为两种：一种是 为了求得疲劳极限而对构件从头到尾施加重复 荷载；另一种是静荷载与疲劳荷载交替施加。
疲劳试验过程中要进行四种形式的试验
（1）预加载：预加载值为最大荷载的20%，以消 除支座等连接件之间的不良接触，检查仪器工 作是否正常。
（2）静载试验：静载试验的最大荷载按正常使用 的最不利组合选取。试验方法按结构静载试验 各章介绍的方法进行，观测项目可适当简化。 在正常情况下，如果出现裂缝，应与静载试验 一样描述裂缝开裂情况。
➢ 研究性疲劳试验一般包括以下内容：开裂荷载和 开裂情况；裂缝的宽度、长度、间距及其随荷载 重复次数的变化；最大挠度及其变化；疲劳极限； 疲劳破坏特征。
检验性疲劳试验一般包括以下内容：抗裂性能； 开裂荷载、裂缝宽度及开展情况；最大挠度的变 化情况。
2019/11/26
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2
二、疲劳试验荷载
（一）疲劳试验荷载取值： 荷载疲最劳不试利验组的合上下限产荷生载的Qma弯x是矩根计据算构而件得在，最荷大载标下准限 根据疲劳试验设备的要求而定。
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（一）疲劳试验前预加静载试验 （二）正式疲劳试验 （三）破坏试验
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四、疲劳试验的观测
（1）疲劳强度 疲劳荷载作用次数n取决于最大应力值及应力
变化幅度。 疲劳极限荷载：构件达到疲劳破坏时的荷载上限值。 疲劳极限强度：构件达到疲劳破坏时的应力最大值。
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第七节 结构疲劳试验
• 疲劳：结构物或构件在重复荷载作用下达 到破坏时的应力比其静力强度要低的多。 结构疲劳试验的目的就是要了解在重复荷 载作用下结构的性能和其变化规律。
• 为什么对结构构件 —— 特别是钢筋混凝土 构件的疲劳性能的研究比较重视？
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1
一、疲劳试验项目
➢ 结构疲劳试验按试验目的的不同可分为研究性疲 劳试验和检验性疲劳试验两类。
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受弯构件的疲劳破坏标志（根据规范）例如： ➢ 正截面疲劳破坏标志：纵向主筋疲劳断裂，这是
当配筋率正常或较低时可能发生的；受压区混凝 土疲劳破坏，这是当配筋率过高或倒T形截面时可 能发生的。
➢ 钢筋与混凝土锚固疲劳破坏：这种情况常发生在 采用热处理钢筋、冷拔低碳钢丝、钢绞线配筋的 预应力混凝土结构中。
法的测定原理？ 7.光线示波器的工作原理？
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8.为什么对结构构件 —— 特别是钢筋混凝土构件 的疲劳性能的研究比较重视？
9.疲劳试验时，如何确定试验荷载取值、荷载速度 及作用次数？
10.通常情况，疲劳试验的过程是怎样的？
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13
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3
（二）疲劳试验荷载速度 荷载频率不应使构件和荷载架发生共振，同时
应使构件在试验时与实际工作时的受力状态一致， 为此荷载频率与构件固有频率应满足一定条件：
0.5或1.3
（三）疲劳试验的控制次数 中级工作制吊车梁：200万次疲劳 高级工作制吊车梁：400万次疲劳
2019/11/26
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11
【思 考 题】
1.列举几个建筑工程中需要考虑振动问题的方面？ 2.结构动载试验主要包括哪三类情况？ 3.测振系统由哪几部分组成？画出仪器组成框图，
并说明各部分的作用？什么是压电效应？ 4.动载试验中产生动荷载的方法有哪几种？ 5.何为结构的动力反应与动力特性？它们有何区别？ 6.结构动力特性试验测定方法有哪三种？简述共振
2019/11/26
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9
（2）疲劳试验的应变测量 动态或静动态应变仪测量。 裂缝测量：裂缝的开始出现和微裂缝的宽度很重要。 目前利用光学仪器或应变传感器电测。
（3）疲劳试验的挠度测量
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10
（4）疲劳试验的安装
疲劳试验需要连续进行时间很长，振动荷载很大，试件安装及试验过程中需 要充分注意安全措施。 ➢ （1）试件安装时，严格对中，保证平稳，尽可能不用分配梁，如需多点加载 可用多个脉冲千斤顶。要在砂浆找平层的强度足够时才能做试验。 ➢ （2）试验过程中，要经常巡视，发现隐患，立刻排除。 ➢ （3）注意安全防护，设置支架等保护措施。ຫໍສະໝຸດ 2019/11/26.
5
（3）疲劳试验：首先调整最大、最小荷载，待稳定 后开始记数，直到需做静载试验的次数。在运行 过程中，需要做动态挠度与动应变测量。
（4）破坏试验：构件在达到要求的疲劳次数后，一 般需做破坏试验。这时加载情况有两种：第一种 加载情况是继续做疲劳试验直至破坏，构件出现 疲劳极限标志，得出疲劳荷载的极限次数，这需 要很长时间，甚至构件不能破坏；第二种是做静 载破坏试验，得到疲劳后的承载力极限荷载。