复合材料的疲劳试验验证了部件长期使用的耐久性

当一种材料被用于部件或产品时, 疲劳寿命在实际应用中是一个重要的考虑因素. 在循环加载过程中，大多数材料最终都会失效. 材料的寿命(失效前)取决于受力和施加的应力.

为什么复合材料疲劳试验很重要

预测结构的疲劳寿命是预测结构潜在失效的重要手段, 了解产品或材料的使用寿命和递减收益. 通过真实的模拟测试分析材料的疲劳特性通常是一个有效的过程，以避免在产品生命周期的所有部分的收入损失. 对金属疲劳的认识有着悠久的历史和理论基础, 但是复合具有独特的属性, 因此疲劳测试必须考虑到这些属性.

复合材料的疲劳性能

而有些复合材料在所有方向上都具有相同的特性，例如 .作为一种环氧成型化合物，大多数复合材料是非各向同性的. 使用这些复合材料进行设计需要考虑各个方向的静态和疲劳载荷.

在面内纤维方向上，复合材料具有较强的刚性.  在这个方向上，静态属性通常会限制设计. 求平面内方向, 疲劳性能优于单调材料, 因为裂缝可以被纤维阻挡住.  因此，平面内设计通常受强度限制，而不是疲劳.  

大多数复合结构都设计成具有较低的面外载荷. 然而, 也有材料应用与大弯曲应力, 比如在叶片中发现的那些, 喷气发动机风扇, 直升机旋翼和风力涡轮机. 这些叶片在使用过程中可能会经历极高的疲劳，需要进行测试.

在疲劳试验期间, 应力通常以恒定振幅和正弦波形施加. 其他波形也可以应用，但正弦波形在工业中最常见. 在谱疲劳中，载荷用来模拟材料在使用中所看到的载荷状态. 振幅以一种模拟实际部分所观察到的方式变化. 如果疲劳裂纹尖端周围的区域是加工硬化，这可能是重要的.  这通常不是连续纤维聚合物复合材料的情况, 因此，谱疲劳不是复合材料疲劳试验的常规方法.

ASTM D3479测试

ASTM D3479是张力的标准 复合材料疲劳试验. 测试方法是采用标准的ASTM D3039拉伸券并施加循环载荷的张力. 高负荷与低负荷的比例为10:1. 这是用R = 0来描述的.1. R比是低应力除以高应力. 试验一般在应力应变曲线的弹性区进行. 试验速率的选择使材料不会自热. 通常使用5到10赫兹. 通常在试样上附有热电偶以监测其自热. 主动冷却, 比如扇子, 可用于提高测试速率，允许的自热应由测试请求方指定.

复合材料疲劳试验是如何进行的

和大多数人一样 机械测试，标本准备是至关重要的. 用于张力测试, 应使用负载引入卡箍来防止夹持区域的磨损和负载不均匀. 边缘的表面处理应尽可能光滑. 试样的角度应与纤维方向正确.

CMH17, 该设计手册适用于复合材料和飞机的使用, 建议描述裸眼和轴承疲劳，以帮助理解关节行为. 这些测试可以在不同的R比下进行，例如0.2或完全相反，在R=-0时.1. 在完全相反的情况下, 根据ASTM D6484，通常用侧面支撑夹具支撑试样.  裸眼疲劳试验的具体细节见ASTM D7615. 在im体育APP, 我们从CMH17手册考虑到我们的测试和复合材料进行了彻底的评估.

有时，定义故障标准是很重要的.  当样品不再承载载荷并缠绕成两部分时，它显然已经失效了. 然而, 有些试样只是逐渐变形, 因此有时需要在破坏准则中定义最大变形或位移.

冲击损伤层压板的疲劳试验

冲击损伤层压板的疲劳试验也很有趣. 设计师需要知道撞击等事件造成的损害是否会在使用过程中传播. 为了帮助考虑这一点，标本受到了小的冲击. 这些造成的损伤被称为BVID，几乎看不见的冲击损伤. 选择这种程度的损坏是因为飞机上的维修人员可以观察到, 尽管它很小. By 疲劳测试 这个损坏区域，可以判断损坏是否会在使用中增加. 这些疲劳试验通常是在弯曲夹层梁上进行的.

这种材料的疲劳试验可以继续进行而不破坏试样. 测试请求者将指定预设的最大循环数，通常称为“运行耗尽”. 对于复合材料来说，这通常是100万次循环. 当样品达到耗尽时，测试就结束了, 并可进行残余强度试验或其他无损评价.

了解疲劳裂纹如何扩展

了解疲劳裂纹如何在材料和结构中传播是断裂力学的一部分. 来帮助理解疲劳行为, 一套试验用于表征不同开孔模式下的开裂. 双悬臂梁试件一端有分层现象，并逐渐被拉开. ASTM D5568中描述的静态测试提供了拉伸模式下应变能释放率的值, 模式1或GiC. 模态一的疲劳试验方法是ASTM 6115. 这测试了在不同裂纹能量水平下裂纹扩展开始的循环次数. 通过在不同的G值下进行初始化测试 断裂韧性，专家们创造了一个G - dash - N曲线. 然后可以计算应变能裂纹扩展速率或D a / D N.

通过弯曲有缺口的试样, 称为末端缺口弯曲或ENF, 裂纹可能在剪切中开始扩展, 给出一种模态二应变能释放率或Giic. 静态模式2试验是ASTM D7905. 模态2测试的疲劳版本尚未标准化, 但通常遵循模式1方法.

复合材料疲劳测试最佳实践

在大多数情况下，进行疲劳测试以生成S - dash - N曲线. 这是循环次数与应力的曲线. 当对数绘制时，这是一条直线，得到SN曲线，至少需要测试12个样品, 至少有三到四种不同的压力水平. 更多的标本将为这条曲线提供更好的分辨率.

疲劳试验是评估材料耐久性的重要步骤. 该过程应在结构服役时可能出现的极端环境下进行.. 这包括高低温测试和复合材料中的水分含量. 如果主负荷是热负荷，则可以进行热循环.

由于大量的测试可能性, 当对产品和材料进行疲劳测试时，建议使用专家. 在im体育APP, 我们拥有全球能力和专业知识，可以帮助您满足所有主要im体育平台app下载的疲劳测试需求，以满足先进的质量标准.

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