Adams冲击疲劳试验机方案设计与分析(3)
影响零件疲劳的因素可分为四方面[8](如图1.2.1所示)：外载荷、材料、构件的结构和环境条件。冲击疲劳对于构件疲劳寿命的影响属于外载荷因素。
图 1.2.1 疲劳行为的影响因素
1.2.3 冲击疲劳的研究
冲击疲劳是重复冲击载荷所导致的疲劳。它是各个领域中经常出现的零件失效形式。例如：在军械、航天、锻压等领域，设备中经常出现这种失效形式。
我们对冲击疲劳的研究始于上世纪，到现在已经有将近100年的历史。实验的技术也一直在不断改进，不断提高，已经从模拟实验发展到基础的规律性实验，应力和应变表达式参量也能够熟练应用。关于循环应力应变行为、冲击疲劳强度、断口形貌和裂纹扩展等等方面的探究，都有很多报导。但是，冲击施压设备和技术的发展非常有限，最早出现的落锤式多次冲击试验机一直沿用至今，而各种各样的新式的试验机在原理上没有更好的突破[9-12]，上述的设备所获得的冲击载荷波形，一般情况下是间断的正弦波。或者在正弦波上叠加着某种高频的振荡,试件的应变速率一般在10HZ以下。材料在这种冲击载荷下的基本疲劳行为实际上与常规的疲劳相接近。这一类试验设备的最大缺点是无法获得应力波在试件之间的传播规律,从而很难精确地测出试样的应力、应变随时间的变化规律。
试验机进行冲击加载时会使被撞击体的内部产生应力波,使得被撞击件的破坏和准静态的情况下相比明显不同。在准静态和静态的情况下,被撞击件所受的载荷不会随时间的变化而发生明显的变化,应力在被撞击件内部的分布基本上是不变的。而冲击载荷的应力场强度变化, 载荷的加载速度是在10-4～10-3s乃至更短的时间内发生尺度上大幅度的变化,这就必须要考虑因惯性力的作用而引起的明显的应力波特征。外载荷作用在变形体表面的时候,直接受载表面的介质质点在瞬间即被挤压离开了初始的位置,因为这些质点在瞬间发生了很大的应变,与周围其他的质点产生应力,能量便以应力波[8]的方式向外扩散,波阵面的外部是未受到扰动的质点，内部是已受到扰动的质点, 这些质点随着波的传播也开始扰动起来
1.2.4 冲击疲劳试验机的研究
试验机按照机构原理可分为液压式、电子式、机械式试验机等；按照研究的对象不同可分为:多冲弯曲、冲击磨损、多冲拉伸等；按照机械的原理不同，可以分为：弹簧蓄能式、气动式，摆锤式、自由落体式等；
国外的试验机研究比较早，早在1860年，Wohler测定了第一条疲劳曲线，开创了冲击疲劳试验机研究的历史。在1908年，Stanton开始了重复冲击实验的研究。俄罗斯的CBO-150型号试验机在1973年问世 ，它是通过导论升高击锤来实现冲击，最高冲击速度达到1.5m/s，最高冲击能量达1500焦[13]。Radhakrishnan在1974年研制出了摆锤式的试验机，它是通过圆盘上的突起来带动摆锤连续击打试件，最高冲击速度达0.33m/s，冲击力最大达60Mp。Pershin在1976年成功研制了气动式的试验机，它的击锤由空气压缩装置来控制。其冲击质量为0.008-4kg可调，冲击速度最大可达到20m/s，主要应用于高速冲击疲劳的实验。同时期的还有拉姆波希研制的多冲实验机、托木斯基工学院研制的冲击循环疲劳实验机、图尔工学院研制的弯曲冲击疲劳实验台和冲击循环材料实验机等等。
国内也有很多研究机构和企业在研制各种类型冲击疲劳试验机。二十世纪优尔十年代，周惠久成功研制了一台冲击疲劳试验机，这是一台多冲试验机，应用于材料多冲实验。目前为止，国内也有很多学者在对冲击疲劳试验机进行研究。虽然这些冲击疲劳试验机在某些局部装备、结构形式方面不尽相同,但多数研究机构和厂家的产品是第二代冲击台,产生的冲击波形较单一,即以气动、橡胶、或液压来提供缓冲波形。现在也有厂家仿制了能够产生多种波形的力脉冲发生器的冲击试验机[14]。
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