加速疲劳试验怎么做？缩短试验时间

加速疲劳试验怎么做？缩短试验时间

螺栓的疲劳寿命试验，按实际工况做可能要跑几百万次循环，试验机跑几个月都跑不完。工程上需要加速疲劳试验，用更高的应力、更高的频率，在较短时间内推算出寿命。今天讲讲加速疲劳试验怎么做、怎么保证结果可信。

为什么需要加速疲劳试验

疲劳试验的时间瓶颈在于：实际工况的应力水平低，循环次数大，试验机以实际频率跑，时间太长。

比如风电螺栓设计寿命要求200万次循环，试验机频率10赫兹，200万次要跑55个小时以上，还算能接受；如果要求2000万次，就要跑500多小时，试验成本和时间都受不了。

加速试验的思路：提高应力水平、提高频率、采用累积损伤模型推算。

加速试验的方法

第一，提高应力水平。在多个应力水平下做试验，测出不同应力下的寿命，画出S-N曲线，再推算设计应力下的寿命。这是最常用的方法，数据外推要谨慎，不能外推太远。

第二，提高试验频率。高频疲劳试验机可以做到几十到几百赫兹，比普通试验机快好几倍。注意高频率带来的温升会影响结果，高应力、高频率时试样会发热，要控制。

第三，加速载荷谱。实际载荷谱是变化的，按雨流计数法简化载荷谱，去掉损伤贡献小的循环，保留损伤大的部分，缩短试验时间。

第四，高温加速。对蠕变疲劳，提高温度加速试验，再用时温等效原理推算常温寿命。这个方法适用性有限，要谨慎使用。

加速试验的步骤

第一步，确定目标。明确要验证的寿命和应力水平。

第二步，设计试验方案。选加速方法、应力水平、样品数量、试验频率。

第三步，样品准备。样品要代表实际产品，螺纹试样要注意装夹方式。

第四步，试验执行。装夹、加载、运行，监控试样状态，记录循环次数，试样断裂即停止。

第五步，数据分析。画S-N曲线，用统计方法处理数据，得出P50、P95等寿命估计值。

第六步，判定。试验寿命达到设计要求则合格，否则分析原因改进。

加速试验要注意什么

一是不能过度加速。应力提得太高，失效机制可能改变，推算结果不可信。

二是频率和温升。高频试验时监控试样温度，超过允许值要降频。

三是装夹一致性。疲劳试验对装夹偏心极其敏感，装夹不正，结果偏差巨大。

四是样品代表性。样品从实际生产批次中取样，不能专门挑选好件。

五是数据量。样品太少统计意义不足，至少每组5件以上。

加速疲劳试验是工程上的折中方案：不能完全替代实际工况试验，但能在合理时间内给出可靠的寿命评估。

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