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复合材料的疲劳测试验证组件耐久性为长期应用

05/03/23

由参与专家约翰·莫伊伦·

当材料中使用组件或产品,疲劳寿命是一个重要的考虑在实际的应用程序。在循环荷载,大多数材料最终会失败。材料的寿命(失败)之前依赖于力和压力的应用。

为什么复合疲劳测试是重要的

重要的是预测结构的疲劳寿命预测潜在的故障,了解产品的使用寿命和收益递减或材料。分析疲劳特性的材料通过实际仿真测试通常是一个有效的过程,以避免损失的收入在产品生命周期的所有部分。有一个悠久的历史和理论依据理解金属疲劳,但是复合材料具有独特的属性,所以疲劳测试是必须考虑把这些属性。

复合材料的疲劳性能

虽然一些复合材料在各个方向有相同的属性,例如,环氧模塑料、复合材料各向异性的。与这些复合材料设计需要考虑静态和疲劳载荷的方向。

在平面纤维方向,复合材料强劲,僵硬。在这个方向,静态属性通常限制设计。平面方向,疲劳性能比单调的材料,因为裂缝可能被逮捕的纤维。因此,平面设计通常是有限的力量,而不是疲劳。

大多数复合结构被设计成低外飞机负载。然而,也有材料应用程序与大的弯曲应力,如发现在叶片中,喷气发动机的粉丝,直升机旋翼和风力涡轮机。这些叶片可能会经历极高的疲劳在应用程序和要求测试。

在疲劳测试中,压力通常应用恒定振幅和正弦波形。其他波形可以适用,但一个正弦波形在工业中是最常见的。在光谱疲劳,使用负载来模拟负载政权材料在使用。振幅是多种多样的,模拟实际所观察到的部分。这可能是重要的,如果疲劳裂纹尖端附近区域加工硬化。这不是通常的连续纤维高分子复合材料,所以光谱疲劳不是常规复合疲劳测试。

ASTM D3479测试

ASTM D3479 tension-tension是一个标准复合材料的疲劳测试。测试的方法是采取一个标准ASTM D3039拉伸优惠券和应用循环加载的张力。高负荷低负荷的比值是10:1。这是描述一个R比率为0.1。R比率低压力除以高压力。测试通常是在弹性区域的应力应变曲线。选择测试速度,材料不会自动加热。5到10赫兹是经常使用。热电偶通常是连接到标本监控自动加热。主动冷却,如风扇,可以用来提高测试速度和允许自热应该指定的测试请求者。

复合疲劳测试是如何执行的

与大多数机械测试,样品制备是至关重要的。tension-tension测试、负载引入标签应该用于防止磨损和不均匀加载扣人心弦的地区。表面光洁度的边缘应光滑如实用。标本的角度应该面向正确的纤维。

CMH17,设计手册对复合材料和飞机的使用,建议描述裸眼井和轴承疲劳,帮助理解联合行为。这些测试可能在执行不同的R比率如0.2或完全相反,在R = -0.1。在完全逆转的情况下,固定标本通常支持技术支持/ ASTM D6484。裸眼井疲劳测试的具体细节在ASTM D7615描述。在元素爱游戏全站客户端,我们考虑考虑从CMH17手册对我们的测试和复合材料彻底评估。

有时失败是很重要的定义标准。当样本将不再携带负载和风在两块,它显然已经失败。然而,一些标本只有逐渐变形,所以有时需要定义最大变形或位移失效准则。

疲劳测试impact-damaged分层

疲劳测试impact-damaged分层也是感兴趣的。设计师需要知道伤害等事件的影响在使用过程中可以传播。为了帮助考虑这个,标本受到较小的影响。这些创建损伤称为BVID,勉强可见损伤的影响。这种程度的伤害被选中,因为它可以在飞机维修人员观察到,虽然它很小。通过疲劳测试这个受损区域,可以确定损伤将生长在服务。这些疲劳测试往往表现在三明治梁弯曲。

这种材料的疲劳测试也许会持续下去而无法标本失败。预设的最大数量的周期,通常被称为“耗尽”,将指定的测试请求者。这通常是一百万周期复合材料。当试样达到跳动测试得出结论,和残余强度测试或其他无损评估可能会执行。

了解疲劳裂纹传播

了解材料和结构的疲劳裂纹传播是断裂力学的科学的一部分。帮助理解疲劳行为,一个测试套件是用来描述裂纹在不同的开放模式。双悬臂梁试样一端有分层,逐渐拉开。ASTM D5568描述的静态测试提供了一个值在拉伸应变能释放率模式,模式1或新加坡政府投资公司。模式的疲劳试验方法一个是ASTM 6115。这个测试的周期数出现裂纹增长各级裂纹的能量。各级运行测试的起始G断裂韧性,专家们创建一个G ' N曲线。应变能裂纹增长率或D / D N可以计算。

通过弯曲切口试样,叫做最终获得flex或ENF,剪切裂纹可能会开始传播,给两个应变能量释放率或Giic模式。静态测试是ASTM D7905模式2。模式2的疲劳版本测试尚未标准化,但通常遵循模式1的方法。