低周疲勞裂紋測(cè)試與緊固件斷后伸長(zhǎng)量分析實(shí)驗(yàn)
每當(dāng)我們需要進(jìn)行金屬材料低周疲勞試驗(yàn)的時(shí)候，我們就不得不面對(duì)材料之中出現(xiàn)裂紋的情況。這時(shí)候無(wú)損檢測(cè)就是我們?cè)诘谌綑z測(cè)機(jī)構(gòu)之中，最長(zhǎng)使用的檢測(cè)方法。
在目前的低周疲勞裂紋無(wú)損檢測(cè)之中。顯微鏡觀測(cè)法，AE收集檢測(cè)法，掛片應(yīng)變測(cè)試法以及AE成像檢測(cè)法都是最常用的疲勞裂紋檢測(cè)方法。由于受到檢測(cè)方法的限制，這四種檢測(cè)方法無(wú)法全面覆蓋到各個(gè)檢測(cè)需求。
只能依照實(shí)際的檢測(cè)情況，靈活挑選最適合的檢測(cè)手段。單就精度來(lái)說(shuō)，要求不高的項(xiàng)目可以使用顯微鏡檢測(cè)方法。而要求較高精度檢測(cè)的，可以用鍍層檢測(cè)的方法來(lái)進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試。
下面我們來(lái)談?wù)劊菟ㄉ扉L(zhǎng)量與低周疲勞之間所存在的一定聯(lián)系。試驗(yàn)的背景是利用超聲螺栓預(yù)警測(cè)量?jī)x對(duì)螺栓遭受的低周疲勞進(jìn)行記錄。并詳細(xì)觀察螺栓遭受疲勞發(fā)生斷裂錢(qián)，伸長(zhǎng)率所發(fā)生的變化。
在螺栓尾部貼壓電陶瓷片，并置于瑞士Rumul疲勞機(jī)上。
以上數(shù)字部分后面都缺少單位，單位為kN。還有補(bǔ)充的是疲勞機(jī)的頻率是100Hz；iBolt螺栓預(yù)緊力測(cè)量?jī)x的測(cè)量頻率是2000Hz。須注明的是：無(wú)論靜載還是累加動(dòng)載，均未超出螺栓的彈性段。
以上數(shù)字部分后面都缺少單位，單位為kN。還有補(bǔ)充的是疲勞機(jī)的頻率是100Hz；iBolt螺栓預(yù)緊力測(cè)量?jī)x的測(cè)量頻率是2000Hz。須注明的是：無(wú)論靜載還是累加動(dòng)載，均未超出螺栓的彈性段。
0號(hào)螺栓
0號(hào)螺栓：上圖X軸為時(shí)間，Y軸為螺桿伸長(zhǎng)量（單位微米）。藍(lán)色寬帶是疲勞機(jī)交變拉伸螺栓所測(cè)量的包絡(luò)線(xiàn)，其局部放大在上圖。由上圖可以看到：1）螺栓伸長(zhǎng)量中軸線(xiàn)在向上漂移，增大；2）同等載荷下，螺栓伸長(zhǎng)量的峰峰值在增大；3）螺栓在區(qū)域斷裂前，螺桿迅速變長(zhǎng)。4）斷裂前，停止疲勞試驗(yàn)，螺桿發(fā)生塑性變形，不能回歸到原始長(zhǎng)度。
1號(hào)螺栓
1號(hào)螺栓：和0號(hào)螺栓疲勞試驗(yàn)條件基本一致，但是在近斷裂前，比0號(hào)螺栓提前停止試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：螺栓居然沒(méi)有發(fā)生塑性變形，螺栓長(zhǎng)度回位了。這說(shuō)明：1）在低周疲勞的近斷裂前，才發(fā)生了螺栓塑性變形；2）螺栓伸長(zhǎng)量的中線(xiàn)向上漂移，有可能是疲勞機(jī)控制的問(wèn)題，或者是其它未知原因所造成。
1號(hào)螺栓在做完大動(dòng)載后，開(kāi)始做小動(dòng)載荷，靜載20kN，動(dòng)載18kN，發(fā)現(xiàn)：在螺栓趨于斷裂前，伸長(zhǎng)量中線(xiàn)迅速向上漂移，峰峰值增大。這說(shuō)明，在臨界斷裂（裂紋在發(fā)展）的時(shí)候，的確有塑性變形發(fā)生。這個(gè)塑性變形應(yīng)反映了微裂紋的擴(kuò)展程度。
2號(hào)螺栓
2號(hào)螺栓：大動(dòng)載，試驗(yàn)方法和2號(hào)螺栓一樣，現(xiàn)象也沒(méi)有什么差別，算是驗(yàn)證了2號(hào)螺栓現(xiàn)象的重復(fù)性。
3號(hào)螺栓：小動(dòng)載，現(xiàn)象和2號(hào)螺栓沒(méi)有太大差別，放大螺栓在最后斷裂前的伸長(zhǎng)量交變波形，可以看到由于裂紋生長(zhǎng)，反映在伸長(zhǎng)量波形上的發(fā)展趨勢(shì)（伸長(zhǎng)量波形頭頂上的長(zhǎng)出了犄角，犄角越長(zhǎng)越大，最后犄角和波形融為一體，這就是裂紋在不停地生長(zhǎng)）。
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