蠕變疲勞試驗機(jī)是模擬材料在高溫、持續(xù)載荷與循環(huán)載荷協(xié)同作用下失效行為的核心設(shè)備,其技術(shù)原理基于蠕變與疲勞機(jī)制的疊加效應(yīng)。在高溫環(huán)境中,材料受恒定靜態(tài)載荷作用時,原子擴(kuò)散與位錯運動導(dǎo)致緩慢塑性變形(蠕變);疊加周期性動態(tài)載荷(如拉-壓循環(huán))后,交變應(yīng)力引發(fā)微裂紋萌生與擴(kuò)展,而高溫蠕變加速裂紋擴(kuò)展,二者相互作用顯著降低材料壽命,精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)實際工況下的損傷累積過程。
測試范式涵蓋多維度參數(shù)控制與復(fù)合試驗?zāi)J?。載荷系統(tǒng)采用伺服電機(jī)或液壓驅(qū)動,實現(xiàn)靜態(tài)載荷(恒應(yīng)力/應(yīng)變)與動態(tài)載荷(交變應(yīng)力)的精確施加,最大加載能力覆蓋10kN至500kN,滿足金屬、非金屬材料測試需求。溫控系統(tǒng)通過電爐或加熱板配合溫度傳感器,實現(xiàn)650℃至1000℃高溫環(huán)境控制,溫度波動≤2℃,部分設(shè)備支持真空或特定氣氛環(huán)境,模擬工況。變形測量采用數(shù)字光柵或激光干涉儀,精度達(dá)±0.002mm,實時監(jiān)測蠕變應(yīng)變與疲勞裂紋擴(kuò)展。
試驗流程分為三階段:預(yù)處理包括試樣安裝、預(yù)載荷消除間隙、熱電偶綁定;升溫保溫階段,溫度升至目標(biāo)值后保溫30分鐘確保均勻性;正式試驗階段,計算機(jī)同步采集載荷、位移、溫度數(shù)據(jù),生成蠕變曲線(應(yīng)變-時間)與疲勞壽命曲線(循環(huán)次數(shù)-裂紋長度)。典型應(yīng)用如航空發(fā)動機(jī)葉片測試,需在1000℃下施加恒定拉應(yīng)力并疊加低頻循環(huán)載荷,驗證材料在熱機(jī)械耦合條件下的耐久性。
該技術(shù)為航空航天、核能、能源等領(lǐng)域提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持,助力材料研發(fā)與工程安全評估。