1疲勞試驗(yàn)的對(duì)安全的主要作用概述
疲勞強(qiáng)度不僅在航天、航空、車(chē)輛、造船和原子能等尖端工業(yè)部門(mén)有著十分重要的意義，也是影響一般機(jī)械產(chǎn)品使用可靠性和使用壽命的一個(gè)重要問(wèn)題。
根據(jù)國(guó)外的統(tǒng)計(jì)，機(jī)械零件的破壞50%~90%為疲勞破壞。例如，軸、曲軸、連桿、齒輪、彈簧、螺栓、壓力容器、海洋平臺(tái)、汽輪機(jī)葉片和焊接結(jié)構(gòu)等；很多機(jī)械零部件和結(jié)構(gòu)件的主要破壞方式都是疲勞。過(guò)去的研究表明，軍用飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的主要失效原因是高周疲勞。疲勞失效占噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)全部構(gòu)件損傷的49%，而高周疲勞又幾乎占所有疲勞失效的一半。
疲勞定義：材料在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下，由于某點(diǎn)或某點(diǎn)逐漸產(chǎn)生了局部的永久結(jié)構(gòu)變化，從而在一定的循環(huán)次數(shù)以后形成裂紋或發(fā)生斷裂的過(guò)程。
近幾十年來(lái)，隨著機(jī)械向高溫、高速和大型方向發(fā)展，機(jī)械的應(yīng)力越來(lái)越高，使用條件越來(lái)越惡劣，疲勞破壞事故更是層出不窮。
我國(guó)雖然尚未對(duì)疲勞破壞問(wèn)題做過(guò)全面檢查，但同類(lèi)產(chǎn)品的使用壽命往往比發(fā)達(dá)國(guó)家為低，問(wèn)題更為嚴(yán)重。因此，開(kāi)展疲勞強(qiáng)度研究工作對(duì)我國(guó)的機(jī)械工業(yè)也是刻不容緩的。
疲勞問(wèn)題首先是19世紀(jì)初，由于蒸汽機(jī)車(chē)問(wèn)題提出的，但在后來(lái)的其他領(lǐng)域，如航空航天、交通車(chē)輛、輪船、橋梁、建筑等，也都出現(xiàn)了眾多的疲勞破壞。
第二次世界大戰(zhàn)中，有若干戰(zhàn)斗機(jī)是自己墜落而非被敵方擊落的。當(dāng)時(shí)約有20架“惠靈頓”號(hào)重型轟炸機(jī)發(fā)生疲勞破壞。
20世紀(jì)50年代以來(lái)，航空事業(yè)得到全面發(fā)展，但全球性的飛機(jī)事故接連不斷，大部分是屬于結(jié)構(gòu)疲勞破壞造成的。1951年英國(guó)“鴿式”飛機(jī)因機(jī)翼的翼梁疲勞破壞而在澳大利亞失事；1952年美國(guó)F-89蝎式殲擊機(jī)因機(jī)翼接頭疲勞破壞而連續(xù)發(fā)生事故；1953年英國(guó)“維金”號(hào)又因主梁疲勞破壞而在非洲失事；1054年英國(guó)噴氣式客機(jī)“彗星-I”號(hào)因鉚釘邊緣出現(xiàn)疲勞裂紋而連續(xù)兩次在航線(xiàn)上墜毀。
20世紀(jì)80年代，某石油鉆井平臺(tái)沉船事件，從技術(shù)角度分析也是疲勞破壞導(dǎo)致的。由于在鉆井平臺(tái)的一個(gè)支撐立柱上，在接近海平面的位置開(kāi)了一個(gè)作業(yè)用工業(yè)圓孔，導(dǎo)致海水腐蝕，從而強(qiáng)度減弱，經(jīng)過(guò)若干次隨機(jī)載荷作用后導(dǎo)致裂紋破壞，最終喪失抵抗力。
20世紀(jì)90年代初以來(lái)，日本、韓國(guó)不斷發(fā)生橋梁、高架公路的支撐立柱出現(xiàn)裂紋、斷裂、
扭曲的事件，都是由于支撐立柱承受高周荷載的長(zhǎng)期作用導(dǎo)致的疲勞破壞。
1998年6月德國(guó)一列高速列車(chē)在行駛中突然出軌，造成100多人遇難身亡。造成事故的原因是一節(jié)車(chē)廂的車(chē)輪內(nèi)部疲勞斷裂。
2000~2001年，某汽車(chē)股份有限公司的輕型汽車(chē)在試驗(yàn)過(guò)程中，其飛輪殼、離合器殼和變速器殼出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，稱(chēng)為“三殼破裂”。經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題是典型的疲勞破壞。
2005年5月，中國(guó)臺(tái)灣華航某班機(jī)在飛行中因飛機(jī)后部的金屬疲勞斷裂而導(dǎo)致機(jī)體在空中解體，造成機(jī)上225人全部遇難的悲劇。
2高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)從事的主要產(chǎn)品檢驗(yàn)項(xiàng)目和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
疲勞試驗(yàn)機(jī)，是一種主要用于測(cè)定金屬及其合金材料在室溫狀態(tài)下的拉伸、壓縮或拉、壓交變負(fù)荷的疲勞性能試驗(yàn)的機(jī)器。
疲勞試驗(yàn)機(jī)特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷、高頻率、低消耗，從而縮短試驗(yàn)時(shí)間，降低試驗(yàn)費(fèi)用。
疲勞試驗(yàn)機(jī)用于進(jìn)行測(cè)定金屬、合金材料及其構(gòu)件（如操作關(guān)節(jié)、緊固接件、螺旋運(yùn)動(dòng)件等）在室溫狀態(tài)下的拉伸、壓縮或拉壓交變負(fù)荷的疲勞特性、疲勞壽命、預(yù)制裂紋及裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)。高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)在配備相應(yīng)試驗(yàn)夾具后，可進(jìn)行正弦載荷下的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)、四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)、薄板材拉伸試驗(yàn)、厚板材拉伸試驗(yàn)、強(qiáng)化鋼條拉伸試驗(yàn)、鏈條拉伸試驗(yàn)、固接件試驗(yàn)、連桿試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)、彎扭復(fù)合疲勞試驗(yàn)、交互彎曲疲勞試驗(yàn)、CT試驗(yàn)、CCT試驗(yàn)、齒輪疲勞試驗(yàn)等。
高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)在實(shí)驗(yàn)室主要檢測(cè)范圍：
2.1金屬材料的疲勞性能、S/N曲線(xiàn)測(cè)定、裂紋擴(kuò)展、門(mén)檻值和斷裂韌度等力學(xué)性能
2.2緊固件疲勞試驗(yàn)。
2.3汽車(chē)零部件（曲軸，齒輪、彈簧等）疲勞試驗(yàn)
2.4鐵路路軌疲勞試驗(yàn)
3高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)執(zhí)行以下標(biāo)準(zhǔn)：
ISO 12737-2005金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度試驗(yàn)方法,
ISO 12135-2002金屬材料-準(zhǔn)靜態(tài)斷裂韌性測(cè)試的方法,
ISO 4965軸向載荷疲勞試驗(yàn)機(jī)動(dòng)態(tài)力校準(zhǔn)應(yīng)變計(jì)技術(shù)，
BS 7448-1:1991斷裂結(jié)構(gòu)韌性試驗(yàn)金屬材料Kic臨界CTOD值和J值得測(cè)試方法,
BS 7448-2:1997斷裂機(jī)械韌性試驗(yàn)金屬材料Kic臨界CTOD值和J值得測(cè)試方法,
BS 7448-4:1997斷裂機(jī)械韌性試驗(yàn)金屬材料穩(wěn)定裂紋延伸的抗斷裂曲線(xiàn)和初始值得測(cè)定方法。
GB/T 3075 金屬軸向疲勞試驗(yàn)方法
ASTM E 466 金屬材料軸向等幅疲勞試驗(yàn)方法
GB/T 13816 焊接接頭脈動(dòng)拉伸疲勞試驗(yàn)方法
GB/T 15111 點(diǎn)焊接頭剪切拉伸疲勞試驗(yàn)方法
JB/T 7716 焊接接頭四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)方法
GB/T 12443 金屬扭應(yīng)力疲勞試驗(yàn)方法
ISO 1352 金屬扭應(yīng)力疲勞試驗(yàn)方法
JIS Z 2275 金屬平板的平面彎曲疲勞試驗(yàn)方法
GB/T 13682 螺紋緊固件軸向載荷疲勞試驗(yàn)方法
ISO 3800 螺紋緊固件軸向載荷疲勞試驗(yàn)分析方法1.汽車(chē)曲軸彎曲扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)方法
4高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)的作用
4.1廣東省從2000年開(kāi)始將汽車(chē)及零備件產(chǎn)業(yè)作為支柱產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)規(guī)模上占到全國(guó)的1/4，但是作為關(guān)鍵技術(shù)的汽車(chē)車(chē)軸的疲勞試驗(yàn)等關(guān)鍵性檢測(cè)技術(shù)無(wú)法在本省內(nèi)完成，全省檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室還沒(méi)有大載荷疲勞試驗(yàn)機(jī)可以用來(lái)評(píng)價(jià)零部件的疲勞性能，作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)大省，在檢測(cè)技術(shù)上實(shí)在是太薄弱；
4.2基礎(chǔ)零部件行業(yè)是工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，提高基礎(chǔ)零部件行業(yè)水平對(duì)裝備制造業(yè)的調(diào)整振興有著重要的作用。目前，基礎(chǔ)零部件行業(yè)普遍存在分布散、規(guī)模小、技術(shù)水平低的問(wèn)題，直接造成了我國(guó)許多主機(jī)和重大裝備性能低、質(zhì)量不穩(wěn)定、可靠性差、壽命短，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。
針對(duì)行業(yè)目前存在的突出問(wèn)題，《裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》明確提出，要重點(diǎn)發(fā)展精密軸承，高精度齒輪傳動(dòng)裝置，高強(qiáng)度緊固件等，這些行業(yè)在廣東有極大的發(fā)展?jié)摿�，同時(shí)又是基礎(chǔ)零部件的出口大省。但是在省內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)能夠承擔(dān)緊固件的疲勞試驗(yàn)，廣
東的企業(yè)要將產(chǎn)品交到北京或浙江等地檢測(cè)，大大地限制了本地產(chǎn)業(yè)的水平的提高；
4.3鋼鐵構(gòu)件的疲勞試驗(yàn)是關(guān)系到建筑安全的重要指標(biāo)。廣州鋼鐵廠(chǎng)每年生產(chǎn)300萬(wàn)噸螺紋鋼，韶關(guān)鋼鐵廠(chǎng)每年產(chǎn)能500萬(wàn)噸，屬于中型鋼鐵廠(chǎng)，但其生產(chǎn)的鋼材主要用于建筑，出口量較大。過(guò)去疲勞試驗(yàn)都是送到外地，費(fèi)用高周期長(zhǎng)。
綜上所述，作為本地的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，疲勞試驗(yàn)對(duì)于安全非常重要；該檢測(cè)項(xiàng)目是一項(xiàng)應(yīng)該具備的基本檢測(cè)能力。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力有大的提升，特別是對(duì)于廣東省的產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有較大的促進(jìn)作用；據(jù)我們的調(diào)研情況，廣東省內(nèi)的其他檢測(cè)機(jī)構(gòu)中還沒(méi)有同類(lèi)試驗(yàn)機(jī)，
但都在處于調(diào)研的過(guò)程中，說(shuō)明在廣東省對(duì)疲勞試驗(yàn)機(jī)的要求較為迫切，但由于疲勞試驗(yàn)是技術(shù)要求較高的項(xiàng)目，因此只要我實(shí)驗(yàn)室首先購(gòu)買(mǎi)高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，在業(yè)務(wù)上將有較大的發(fā)展，同時(shí)又牢牢占據(jù)該項(xiàng)目的試驗(yàn)技術(shù)高地，奠定我重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在廣東省的龍頭地位。
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