原位拉伸疲勞試驗機是材料力學(xué)性能測試領(lǐng)域的核心設(shè)備，可在模擬實際工況的拉伸疲勞加載過程中，同步采集材料微觀形貌、力學(xué)參數(shù)等數(shù)據(jù)，廣泛應(yīng)用于金屬、復(fù)合材料、高分子材料等領(lǐng)域的性能評估。本手冊梳理設(shè)備應(yīng)用核心內(nèi)容，助力精準完成材料性能測試。
一、 適用范圍與測試目的
1. 適用材料
涵蓋金屬材料(鋼、鋁、合金等)、高分子材料(塑料、橡膠等)、復(fù)合材料(碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料等)、陶瓷材料及新型功能材料，可適配板材、棒材、線材等多種規(guī)格試樣。
2. 測試目的
通過原位拉伸疲勞加載，獲取材料的疲勞強度、疲勞壽命、斷裂韌性、應(yīng)力-應(yīng)變曲線等關(guān)鍵參數(shù)，分析材料在循環(huán)載荷作用下的微觀損傷演化規(guī)律，為材料選型、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化及使用壽命預(yù)測提供數(shù)據(jù)支撐。
二、 核心應(yīng)用場景
1. 航空航天領(lǐng)域
用于飛機機身、機翼結(jié)構(gòu)件材料的拉伸疲勞測試，模擬高空、高壓等復(fù)雜工況下材料的耐疲勞性能，保障航空設(shè)備運行安全性。針對鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等關(guān)鍵材料，通過原位測試精準捕捉疲勞裂紋萌生與擴展過程。
2. 汽車工業(yè)領(lǐng)域
聚焦汽車底盤、車架、發(fā)動機零部件材料的性能驗證，測試材料在長期顛簸、載荷循環(huán)下的疲勞特性，優(yōu)化零部件設(shè)計，提升汽車整車耐久性。可針對高強度鋼、鋁合金等常用材料制定專屬測試方案。
3. 新材料研發(fā)領(lǐng)域
為新型材料研發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐，通過原位拉伸疲勞測試對比不同配方、制備工藝下材料的疲勞性能差異，篩選最優(yōu)研發(fā)方案。適用于新能源材料、生物醫(yī)用材料等前沿領(lǐng)域的性能評估，助力新材料產(chǎn)業(yè)化落地。
4. 機械制造領(lǐng)域
針對齒輪、軸承、螺栓等機械零部件材料，開展拉伸疲勞測試，評估材料在反復(fù)載荷作用下的耐磨、抗疲勞能力，為機械產(chǎn)品使用壽命設(shè)計提供依據(jù)，降低設(shè)備運行故障風(fēng)險。
三、 測試操作核心要點
1. 試樣制備
嚴格按照相關(guān)標準(如GB、ASTM)加工試樣，保證試樣尺寸精度、表面平整度，避免試樣存在劃痕、裂紋等缺陷，防止測試過程中因試樣問題影響數(shù)據(jù)準確性。根據(jù)材料特性選擇適配的裝夾方式，確保裝夾牢固、受力均勻。
2. 設(shè)備調(diào)試
測試前檢查原位拉伸疲勞試驗機的加載系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否正常運行。校準力值、位移、應(yīng)變等傳感器，設(shè)定加載頻率、載荷幅值、循環(huán)次數(shù)等測試參數(shù)，匹配測試材料的性能特點與測試需求。
3. 原位數(shù)據(jù)采集
測試過程中同步采集載荷-位移曲線、應(yīng)變變化、微觀裂紋圖像等數(shù)據(jù)，通過設(shè)備配套軟件實時監(jiān)控測試狀態(tài)，記錄材料疲勞損傷的關(guān)鍵節(jié)點(如裂紋萌生、載荷下降)。確保數(shù)據(jù)采集頻率與測試節(jié)奏適配，避免數(shù)據(jù)丟失。
4. 測試后處理
測試結(jié)束后整理采集數(shù)據(jù)，通過專業(yè)軟件進行分析，繪制疲勞曲線、計算疲勞參數(shù)。對試樣斷裂面進行觀察分析，結(jié)合原位監(jiān)測數(shù)據(jù)，總結(jié)材料疲勞失效機理。同時清潔設(shè)備，檢查裝夾部件、傳感器狀態(tài)，做好設(shè)備維護記錄。
四、 注意事項
1. 測試過程中嚴格遵守設(shè)備操作規(guī)程，嚴禁超載、超頻率運行，避免設(shè)備損壞及安全事故。
2. 針對脆性材料，測試時需做好防護措施，防止試樣斷裂飛濺造成損傷。
3. 定期對設(shè)備進行維護保養(yǎng)，潤滑加載機構(gòu)、校準傳感器、檢查線路連接，延長設(shè)備使用壽命，保證測試精度。
4. 若測試過程中出現(xiàn)設(shè)備異常、數(shù)據(jù)波動等情況，立即停機排查問題，待故障解決后再恢復(fù)測試。
