超聲波疲勞試驗機(jī)的基本原理與設(shè)備組成

疲勞試驗機(jī)在許多應(yīng)用中，承受周期性或重復(fù)性機(jī)械應(yīng)力的金屬零件在低于靜態(tài)測試值時會失效。這一過程稱為疲勞破壞，它起源于應(yīng)力集中點(diǎn)，如缺口或夾雜物。一旦成核，裂紋會因循環(huán)應(yīng)力而穿過部件，直至斷裂。據(jù)估計，疲勞造成90的機(jī)械故障。機(jī)械故障會造成嚴(yán)重事故，如飛機(jī)失事和交通事故。因此，為了避免此類事件，疲勞試驗機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

超聲波疲勞試驗機(jī)作為一種加速疲勞試驗技術(shù)，可以大大縮短新工藝、新材料的應(yīng)用周期，受到發(fā)電、航天、核能、航空等重要領(lǐng)域的青睞。超聲波疲勞試驗機(jī)要求具有高性能，以保證超聲波疲勞試驗領(lǐng)域的具體應(yīng)用技術(shù)。

超聲波疲勞試驗機(jī)用于超聲波疲勞試驗。超聲波疲勞試驗是基于縱波沿給定材料樣品的傳播，在被測元件上產(chǎn)生周期性應(yīng)力壓縮效應(yīng)。一段時間后，由于各種材料的差異，裂紋會在試件擴(kuò)展到疲勞破壞?？v向機(jī)械波由機(jī)電換能器產(chǎn)生，該換能器填充有在設(shè)備的電子級產(chǎn)生的正弦電信號。電信號產(chǎn)生、放大，送到由壓電環(huán)組成的超聲換能器，將電壓和電流轉(zhuǎn)換成縱向機(jī)械位移。下圖顯示了超聲波換能器和產(chǎn)生的機(jī)械波的放大。

超聲疲勞試驗的工作原理是在整個系統(tǒng)的共振頻率下工作，采用壓電陶瓷彈性振動波的共振試驗方法，包括換能器和待測疲勞試樣。因此，共振中的位置偏移將減少所提供的功率。樣品的幾何形狀是獲得超聲疲勞試驗所需的應(yīng)力和應(yīng)變幅值的基礎(chǔ)。通過開槽，可以放大樣品的應(yīng)力和應(yīng)變，從而下降達(dá)到所需振幅所需的電功率。此外，計算試樣的長度，以允許在缺口上形成縱向應(yīng)力和應(yīng)變，并在末端產(chǎn)生位移駐波。