汽车工业的疲劳测试

什么是疲劳测试?

疲劳是涉及交替或循环，应​​激或菌株的任何东西，并且该负载可以在远低于材料或组分的屈服强度的应力下引起损伤或破裂。

我们将100至10,000的循环称为低循环疲劳（LCF），超过10,000被称为高循环疲劳（HCF）。这可能很重要，因为汽车或其组件可能很多有数百万个循环。

汽车行业最常用的疲劳测试材料和部件是什么?

在材料方面，汽车行业主要使用钢来制造结构件，使用铸铝来制造缸体和缸盖，使用铸铁来制造曲轴。铝越来越多地应用于汽车的车身面板和结构件中。也就是说，由于所涉及的负载和温度，像卡车这样的大型车辆可能会使用铸铁零件，如机头和缸体。然而，钢和铝越来越多地采用新的成形方式:与老式的实心棒材或板材结构相比，液压成形的目的是制造管状零件，以减轻材料的重量。

为了进行疲劳试验，我们可以将材料的用途分为汽车的结构部件和动力系统。汽车的结构部分包括门的中心柱和跑板。其他结构部件包括车架、保险杠、托架、发动机摇篮、座椅部件、座椅靠背和车轮，所有这些部件都要从振动和耐撞性的角度对材料和部件进行测试。由于费用和复杂性，头和块通常不进行疲劳测试;头和块通常用从部件上切下并加工的试验样品进行疲劳试验。然而，曲轴和整个发动机仍然要在严重的超温和负载条件下接受测功器测试。

当测试不同的材料(例如复合材料和金属)时，疲劳测试有什么不同?

在汽车制造中，聚合物基复合材料(PMC)使用碳纤维增强聚合物(CFRP)。与金属相比，这些材料为疲劳测试提供了有趣的挑战。从测试本身的角度来看，复合材料测试需要先进的加工技术来避免纤维的拔出，敏感的测压元件来测量低载荷，以及先进的夹持技术来避免金属不会发生的夹持断裂。

由于其各向异性的性质，pmc提出了另一个挑战。这些材料的性质随方向而变化，因此设计了包括毡层法的铺层技术来消除各向异性。因此，任何疲劳试验都需要考虑铺层结构的加载方向。

材料、技术、方法或工具的未来趋势是否会引起变化?

而基本原则在里面疲劳测试在过去的五十年里没有改变，标本测试肯定会发生重大大修。用于应变寿命疲劳信息的测试控制和分析数据的数字化是疲劳测试的最大变化。

一个非常重要的发展，在行业内获得牵引力，是“立即性”制造方法的普遍性。这促使制造商评估他们如何减少疲劳测试阶段所采取的时间。当然，长期测试循环需要特定的时间框架，并加速疲劳试验频率对疲劳试验样品中产生的温度产生后果，这可能改变所需的结果和条件。

在行业内，最终目标是向目前的LCF / HCF测试中增加非常高的循环疲劳（VHCF）测试，这将更准确地预测汽车领域内的长期疲劳寿命。VHCF方法涉及相当激进的重新思考疲劳测试。VHCF测试开发目前涉及通过样品传递声波，而不是将疲劳株的电流技术与移动伺服液压致动器应用于样品。

我们正在努力的另一个重大变化是材料疲劳试验的建模。预计模型介绍了虚拟铸造和测试过程，这是行业的重大变化。这些虚拟过程将不可避免地节省了当前物理金属加工和测试方法，因为证明材料需要大量费用。

寿命预测是一个很大的研究领域，它将允许制造商修改其工艺，以快速提高材料的性能，并改善其产品和车辆的性能。

新的制造技术，例如3D打印，将呈现出新的挑战。最终，我们无法准确地预测在此阶段这些材料的巨大疲劳抵抗益处（或可能缺点）。随着我们收集更多有关其制造和性能的更多信息，我们将看到他们使用的增加。