深入解析材料疲劳强度：案例、影响因素、设备详解！

时间：2024-03-02

近期，小编接到许多客户的咨询，主要集中在疲劳试验机的使用上，用于测试各类模具或机械零部件。因此，很多人都对材料的疲劳强度产生了疑问。

材料的疲劳强度是在机械零部件和模具承受载荷的背景下变得尤为关键。这些载荷涵盖了静态载荷的持久强度和动态可变载荷，而大多数情况下，系统处于不断变化的可变载荷中。我们都知道，载荷的反复作用会导致一种被称为疲劳的现象，这种现象可能在远远原始静态载荷引起的破断应力水平下导致机械零部件的断裂。

在本文中，科准测控小编将深入探讨提高疲劳限的关键措施，以及在设计和使用过程中应该注意的因素，以便为模具和机械零部件的提供实用的指导。

什么是疲劳断裂和疲劳限？

这种由于重复载荷累积而产生的断裂称为疲劳断裂。统计数据表明，一般来说大多数模具零件和机械零部件发生断裂的重复应力次数高达107次（10,000,000次）。引起疲劳断裂的下限应力称为疲劳限。

一、常见的注塑模具零件的疲劳断裂案例

芯销断裂、型腔断裂、出销屈曲断裂、螺旋弹簧断裂。

二、材料的疲劳强度类型

静态疲劳强度（Static Fatigue Strength）：在单一静态载荷下材料发生疲劳破裂的强度。这种情况下，载荷是恒定不变的。

低周疲劳强度（Low-Cycle Fatigue Strength）：指在相对较低的应力水平下，材料在很少的载荷循环次数内发生疲劳破裂的强度。这一类疲劳通常伴随着高应力幅值。

高周疲劳强度（High-Cycle Fatigue Strength）：表示在较高的应力水平下，材料需要经历许多载荷循环才会发生疲劳破裂。这一类疲劳通常涉及相对较低的应力幅值。

循环疲劳强度（Endurance Limit or Fatigue Limit）：指材料在长时间循环载荷下不发生疲劳破裂的应力水平。一些材料在达到循环疲劳强度后，可以无限循环地承受载荷而不发生疲劳破裂。

三、常见需要进行疲劳强度测试的材料

1、金属材料：包括钢、铝、铜、镍合金等。在航空、汽车、建筑等领域，金属构件通常需要经受长时间的循环应力，因此对其疲劳强度进行测试是必要的。

2、复合材料：如碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料等。这些材料在航空航天、汽车、体育器材等领域中得到广泛应用，而且通常需要经受多种复杂载荷，因此对其疲劳行为进行测试是至关重要的。

3、塑料材料：考虑到塑料在许多应用中的重要性，特别是在包装、电子产品和消费品制造中，对塑料材料的疲劳强度进行测试是必要的。

4、橡胶材料：在汽车轮胎、密封件等应用中，橡胶材料需要经受变形和循环应力，因此对其疲劳性能进行测试是关键的。

5、陶瓷材料：尤其是在高温、高压环境下使用的陶瓷材料，对其疲劳强度的测试有助于确保其在端条件下的性。

6、生物材料：在医疗器械和生物医学工程领域，对于植入体材料等生物材料的疲劳强度测试也是至关重要的。

四、相关设备（疲劳试验机）

1、皮肤水下疲劳试验机

2、低温导材料疲劳试验机（-196摄氏度）

五、影响疲劳限的因素

1. 抗拉强度

2. 缺口效应

3. 尺寸效应

4. 表面粗糙度

5. 腐蚀

6. 其他部件施加的应力

7. 机械加工时的环境温度

8. 使用环境温度

9. 反复载荷速度

10. 组合载荷

11. 重复载荷

12. 可变载荷

13. 载荷暂停

14.疲劳变形

以上就是小编对材料疲劳强度相关内容的介绍了，希望可以给大家带来帮助！如果您还想了解多关于材料疲劳强度计算公式、衡量指标，材料疲劳强度怎么测试，疲劳试验机工作原理、校准规范、检定规程、原理和频率等问题，欢迎您关注我们，也可以给我们私信和留言，科准测控技术团队为您解答！

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