结构疲劳试验..

结构疲劳试验
1.疲劳试验的历史及实例 2.疲劳试验的内容 3.疲劳试验机 4.结构疲劳试验的方法 5.混凝土受弯构件疲劳破坏的标志 6.疲劳试验的观测 7.疲劳试验试件的安装 8.混凝土疲劳性能试验研究现状
1.疲劳试验的历史
• 1829年德国人阿尔贝特(J.Albert)为解决矿山卷扬 机服役过程中钢索经常发生突然断裂,首先以10次 /分的频率进行疲劳试验。
接触式测振仪、差动式位移计、电阻应变式位 移传感器或百分表（停机作静载试验时）。
7.疲劳试验试件的安装
钢拉伸疲劳断裂
断
疲劳破坏过程，可理解为裂纹萌生、逐渐 扩展与最后断裂的过程
3.疲劳试验机
疲劳试验机概述
• 疲劳试验机，是一种主要用于测定金属及 其合金材料在室温状态下的拉伸、压缩或 拉、压交变负荷的疲劳性能试验的机器。
• 疲劳试验机特点是可以实现高负荷、高频 率、低消耗，从而缩短试验时间，降低试 验费用。
等零部件的拉、压、扭、多 向复合试验，能在正弦波、 三角波、梯形波、斜波、用 户自定义波形下进行多种试 验，根据试验部件的不同可 以进行以下试验： • 1、单纯拉压疲劳试验 • 2、单纯扭转试验 • 3、拉（压）扭复合试验
电液伺服腐蚀疲劳试验机
• 功能用途：电液伺服 腐蚀疲劳试验机专用 于钛合金及其他材料 在恒幅轴向加载和腐 蚀环境条件下的腐蚀 疲劳强度和腐蚀疲劳 寿命测试。
起落架因飞机起落而 反复受载
2.疲劳试验的内容
研究性疲劳试验一般研究以下内容：
1. 应力随荷载重复次数变化情况； 2. 开裂荷载及开裂情况；
鉴定性疲劳试验
3. 裂缝的宽度、长度、间距及其随荷载重复次数的变化；
4. 最大绕度及其变化；
5. 疲劳极限；
6. 疲劳破坏特征。
疲劳破坏特征
破坏时应力低于sb （抗拉强度），甚至 ss（屈服强度） 即使是塑性材料，也呈现脆性断裂 断口通常呈现光滑与粗粒状两个区域
Wohler曲线。因此应力-疲劳寿命N 曲线称为“ SN曲线”，自1936 年以后也叫“ Wöhler 曲
线”。
S-N 曲线 - 应力 S（s 或 t）与相应应力循环数
（或寿命） N 的关系曲线
实例
载荷 F 的大小循环变化,联杆内应力随之变化 每个齿随齿轮转动循环受力，齿内应力循环变化
（载荷不变, 轴转动）
4.结构疲劳试验的方法
• 1． 按试样破断时应力（应变）循环周次高低可 分为：低周疲劳试验、高周疲劳试验。失效循环 周次大于5X104的称为高周疲劳试验，小于5X104 的称为低周疲劳试验。
• 2． 按试样的加载方式可分为：拉-压疲劳试验、 弯曲疲劳试验、扭转疲劳试验、复合应力疲劳试 验。弯曲疲劳试验又可分为旋转弯曲疲劳试验、 圆弯曲疲劳试验、平面弯曲疲劳试验；又可分为 三点弯曲、四点弯曲、悬臂弯曲疲劳试验。
2．应变测量
一般采用电阻应变片测量动应变，测点布置依 试验具体要求而定。
测试方法： 动态应变仪和记录器或静态应变仪等
3．裂缝
裂缝的开始出现和微裂缝的宽度对构件安全使 用具有重要意义。因此，裂缝测量也很重要。 目前测裂缝的方法是利用光学仪器目测或利用 应变传感器电测。
4．挠度
• 3． 按应力循环的类型可分为：等幅疲劳试验、 变频疲劳试验、程序疲劳试验、随机疲劳试验等。
5.混凝土受弯构件疲劳破坏的标志
• 一、正截面疲劳破坏的标志是某一根纵向
受拉钢筋疲劳断裂，或受压区混凝土疲劳 破坏；
• 二、斜截面疲劳破坏的标志是
腹筋配筋率正常或 较低时可能发生
• 1某一根与临界斜裂缝相交的腹筋（箍筋或
• 1852-1869年德国人沃勒(A.Wöhler)为研究机车车 辆开始以15次/分的频1 率s对b 车辆部件进行拉钢伸疲劳 试疲劳验试,以验后机又进用行试旋样转以弯7s曲2s 次疲/分劳的试频验率，在他旋的转功弯绩曲是
指绘出成一应些力金与属循存环在周疲次劳极关限系，的并- 曲将s线疲r－持劳，久试极又验限 称结果为
• 2）受压区混凝土破坏。这是一种脆性破坏，此时受拉主 筋处的最大裂缝宽度未达到1.5mm，且挠度小于跨度的 1/50。配筋过多或混凝土强度太低的梁，出现此种标志。
• 3）受拉主筋拉断。这是另一种更为危险的脆性破坏，它 发生于配筋过少或预应力过高的梁
6.疲劳试验的观测
1．疲劳强度
科研性试验是以疲劳极限强度和疲劳极限荷载作为最大的 疲劳承载能力。构件达到疲劳破坏时的荷载上限值和应力 最大值分别为疲劳极限荷载和疲劳极限强度。
电液伺服疲劳试验机
• 功能用途：
• 主要用于捡测各种材料、零部 件、弹性体、橡胶弹性体和减 振器的动、静态力学性能试验。
• 试验机操作灵活方便,移动横梁 升降、锁紧、试样夹持均由按 钮操作完成,采用先进的液压伺 服驱动技术加载、高精度动态 负荷传感器和高分辨率磁致伸 缩位移传感器测量试件力值和 位移。
电液伺服扭转疲劳试验机
功能用途：
主要用于金属及非金属等 各种材料扭转试验，进行静 态或动态扭转疲劳耐久性试 验，能实现扭矩及扭角的测 量和控制，通过增配相应夹 具，还可进行各种零件的扭 转试验。并可配备高温炉、 低温箱、腐蚀箱等环境箱， 完成材的在不同坏境下的力 学测试。
电液伺服拉扭疲劳试验机
功能用途： • 主要用于金属材料及其构件
弯筋）疲劳断裂，
腹筋配筋率
很高
• 2混凝土剪压疲劳破坏，
纵向配筋 率较低
• 3与临界斜裂缝相交的纵向钢筋疲劳断裂；
•。
• 三、在锚固区钢筋与混凝土的粘结锚固疲劳破坏； • 四、在停机受力情况进行一个循环的静载试验时，
出现下列情况之一：
• 1）受拉主筋处的最大裂缝宽度达到1.5mm，或挠度达到 跨度的1/50，将此作为钢筋屈服的标志。一般配筋适中的 梁，多数出现这种标志。
为了得到给定疲劳应力比值（值）条件下的疲劳极限强度 和疲劳极限荷载，一般采取的办法是:
根据构件实际承载能力，取定最大应力值s max，作疲劳试验， 求得破坏时荷载作用次数n，从 s与mnax双对数直线关系中 求得控制疲劳次数下的疲劳极限强度，作为标准疲劳极限 强度。它的统计值作为设计验算时疲劳强度取值的基本依 据。