航空材料力学性能检测及试验设备要求

1.试验机

低周疲劳试验可采用任何能控制试样载荷和变形的低循环疲劳试验机。当前低周疲劳试验一般使用全数字闭环微机控制的电液伺服疲劳试验机。该试验机又叫动静万能试验机，既可以做低周疲劳试验，也可以做静态拉伸、压缩、弯曲、蠕变等试验。动态疲劳试验机可实现任意波形试验；整机由载荷机架、液压源、控制测量系统三大部分组成，集电液伺服自动控制、自动测量、数据采集、屏幕显示、试验结果处理为一体。其系统误差应不大于±1%，偏差不大于1%。应力或应变控制的稳定要求：相继两循环的重复性应在所试应力或应变范围的1%以内，或平均范围的0.5%以内，整个试验过程应稳定在2%以内。典型的轴向电液伺服疲劳试验机照片如图12-7所示。

图12-7 轴向电液伺服疲劳试验机照片

2.试样夹具

连接疲劳试样的夹头可采用任何方式，如螺纹夹具、台肩夹具等，大致分为机械式和液压抱紧式两种。试验时试样与夹头和试验机的连接应固紧，以免载荷换向时试样与夹头松动或造成间隙。目前电液伺服试验机都配有可靠的室温液压抱紧夹具，如图12-8所示。高温试验时应对夹具进行冷却，以防止载荷链中的其他元件如力传感器等受到损坏，通常采用水冷装置。图12-9所示为高温水冷式机械夹具，试验时应注意夹具连接后具有良好的同轴度。

图12-8 室温液压抱紧夹具

图12-9 高温水冷式机械夹具

3.应变引伸计

应变引伸计用来测量标距部分的变形，应适合于长时间内动态测量和控制。其主要有两种类型：接触式引伸计（例如，图12-10和图12-11所示的使用频率比较高的轴向、径向引伸计）和非接触式引伸计（例如，激光引伸计）。(www.xing528.com)

接触式引伸计主要由应变片、变形传递杆、弹性元件、限位标距杆、刀刃和夹紧弹簧等结构组成。测量变形时，将引伸计装夹于试件上，刀刃与试件接触而感受两刀刃间距内的伸长，通过变形杆使弹性元件产生应变，应变片将其转换为电阻变化量，再用适当的测量放大电路转换为电压信号。

图12-10 轴向引伸计

图12-11 径向引伸计

根据试验环境，引伸计又常分为室温引伸计和高温引伸计。应变引伸计是低循环疲劳试验必备的应变测量元件。它的灵敏度直接关系应变测量和控制的准确度。对引伸计总的要求如下：

1）重量轻。以减少动载荷试验时惯性力对测量结果的影响。

2）精度高。国标要求测量精度应不低于±1%，ASTM要求达到B-2级（±0.5%）甚至更好。

3）灵敏度高。对交变变形的跟随性好，对低周循环疲劳容易满足这个要求。因为频率响应约为5Hz就可以了。

4）装夹可靠。不致在试验过程中打滑或脱落。同时要求不能夹伤试样表面，制造人为的疲劳源。引伸计安装在试样上时，应尽可能地使其纵向对称平面与试样轴线处在同一平面内，不得使标距叉发生明显的左右倾斜。试样的实际变形，绝对不允许超出引伸计的量程，否则引伸计会被损坏。