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高频疲劳试验机的作用及疲劳测试要求对各领域的影响

高频疲劳试验机的作用及疲劳测试要求对各领域的影响

    近几十年来,随着机械向高温、高速和大型方向发展,机械的应力越来越高,使用条件越来越恶劣,疲劳破坏事故更是层出不穷。


    我国虽然尚未对疲劳破坏问题做过全面检查,但同类产品的使用寿命往往比发达国家为低,问题更为严重。因此,开展疲劳强度研究工作对我国的机械工业也是刻不容缓的。


    疲劳问题首先是19世纪初,由于蒸汽机车问题提出的,但在后来的其他领域,如航空航天、交通车辆、轮船、桥梁、建筑等,也都出现了众多的疲劳破坏。


    第二次世界大战中,有若干战斗机是自己坠落而非被敌方击落的。当时约有20架“惠灵顿”号重型轰炸机发生疲劳破坏。


    20世纪50年代以来,航空事业得到全面发展,但全球性的飞机事故接连不断,大部分是属于结构疲劳破坏造成的。1951年英国“鸽式”飞机因机翼的翼梁疲劳破坏而在澳大利亚失事;1952年美国F-89蝎式歼击机因机翼接头疲劳破坏而连续发生事故;1953年英国“维金”号又因主梁疲劳破坏而在非洲失事;1054年英国喷气式客机“彗星-I”号因铆钉边缘出现疲劳裂纹而连续两次在航线上坠毁。


    20世纪80年代,某石油钻井平台沉船事件,从技术角度分析也是疲劳破坏导致的。由于在钻井平台的一个支撑立柱上,在接近海平面的位置开了一个作业用工业圆孔,导致海水腐蚀,从而强度减弱,经过若干次随机载荷作用后导致裂纹破坏,最终丧失抵抗力。


    20世纪90年代初以来,日本、韩国不断发生桥梁、高架公路的支撑立柱出现裂纹、断裂、


    扭曲的事件,都是由于支撑立柱承受高周荷载的长期作用导致的疲劳破坏。


    1998年6月德国一列高速列车在行驶中突然出轨,造成100多人遇难身亡。造成事故的原因是一节车厢的车轮内部疲劳断裂。


    2000~2001年,某汽车股份有限公司的轻型汽车在试验过程中,其飞轮壳、离合器壳和变速器壳出现裂纹现象,称为“三壳破裂”。经过研究,发现其中的问题是典型的疲劳破坏。


    2005年5月,中国台湾华航某班机在飞行中因飞机后部的金属疲劳断裂而导致机体在空中解体,造成机上225人全部遇难的悲剧。

    疲劳试验的对安全的主要作用概述


    疲劳强度不仅在航天、航空、车辆、造船和原子能等尖端工业部门有着十分重要的意义,也是影响一般机械产品使用可靠性和使用寿命的一个重要问题。


    根据国外的统计,机械零件的破坏50%~90%为疲劳破坏。例如,轴、曲轴、连杆、齿轮、弹簧、螺栓、压力容器、海洋平台、汽轮机叶片和焊接结构等;很多机械零部件和结构件的主要破坏方式都是疲劳。过去的研究表明,军用飞机喷气发动机构件的主要失效原因是高周疲劳。疲劳失效占喷气式发动机全部构件损伤的49%,而高周疲劳又几乎占所有疲劳失效的一半。


    疲劳定义:材料在循环应力或循环应变作用下,由于某点或某点逐渐产生了局部的永久结构变化,从而在一定的循环次数以后形成裂纹或发生断裂的过程。


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