疲劳与耐久试验

高频共振疲劳试验

让试样与夹具组成共振系统,在自身共振点上做正弦等幅加载。频率越高、循环越快,10⁶~10⁷ 次的高周疲劳才能在可接受的时间里做完;共振频率一降,就是裂纹在长。

20 / 2 kN电动式共振试验机
150 kN电磁式共振试验机
500 m²试验区域面积
2014 年起累计 6000+ 样件

高周疲劳真正的成本是时间:一个 10⁷ 次的试验,用常规液压加载要跑几十天;把试样、夹具和配重做成共振系统、让激振频率落在固有频率上,周期就能压到几天。代价是波形固定为正弦、幅值受系统共振特性约束,所以它适合等幅、高周、零部件级的耐久验证。

试验室内并排的立式共振疲劳试验机与控制台
合作试验室实景:立式共振疲劳试验机与控制台。试样装在立柱之间,激振器从下方驱动整个试样-配重系统谐振。
高频共振疲劳试验原理:试样与配重构成共振系统,工作在幅频响应峰值,裂纹扩展使共振频率左移
共振疲劳的受力模型与幅频响应:系统持续工作在 fₙ 附近。裂纹扩展会让试样刚度下降,共振频率随之左移,频率变化本身就是最灵敏的损伤信号。(示意图,非实拍)

试验能力

项目参数说明
电动式共振疲劳试验机20 kN中小载荷零部件与试样,悬臂弯曲或拉压形式
电动式共振疲劳试验机2 kN小载荷试样、细小结构件、丝材与薄片
电磁式共振疲劳试验机150 kN大载荷结构件、厚截面样件
加载方式共振跟踪系统实时跟踪试样-夹具系统的共振频率并保持谐振
载荷波形正弦共振驱动的固有波形,等幅加载
损伤判据共振频率下降裂纹扩展 → 刚度下降 → 频率左移,可在线记录
循环计数按委托要求设定高周疲劳常见目标区间为 10⁶ ~ 10⁷ 次

以上为上海试验室现装设备能力。超出范围的样件可协调其他试验室承接,具体以技术沟通结论为准。

立式共振疲劳试验机本体与加载臂
共振试验机本体:上方为激振单元,下方基座与加载臂把载荷送入试样-配重系统。

适合共振法的样件

螺旋弹簧、板簧、稳定杆等弹性元件
发动机连杆、曲轴、气门与配气机构件
涡轮与压气机叶片、叶根及榫头连接
螺栓、铆钉、卡箍等紧固与连接件
丝材、薄板、焊接接头与热影响区
小型支架、弹性元件与微型结构件

共振法能给你什么,做不到什么

试验周期短

加载频率比常规液压高一个数量级,10⁷ 次量级的高周疲劳可从月级压缩到周级,样件多、批次多时优势更明显。

能耗与场地要求低

只需电源,不需要液压站、冷却水和地基改造,试验室布置灵活,长期连续运行成本低。

裂纹在线可测

裂纹一长,试样刚度就降,共振频率跟着左移。不用停机拆检,频率曲线本身就是损伤过程的记录。

边界条件简单、重复性好

等幅正弦加载,每一次循环的载荷历程一致,批间与批内数据的可比性优于随机谱试验。

局限一:波形固定为正弦

共振系统只对接近固有频率的正弦激励响应,随机谱、块谱、含保持段的复杂谱需要改用液压多通道方案。

局限二:幅值受系统约束

载荷幅值和位移幅值由系统共振特性决定,大位移、大变形、含间隙的样件更适合伺服液压加载。

委托流程

1. 需求评估提供样件图纸或实物、材料牌号、目标循环次数、载荷幅值与失效判据。
2. 夹具与共振方案设计夹持方式,评估系统固有频率与所需激振力,确认是否落在设备能力内。
3. 安装标定与起振试样安装、测点布置、载荷标定后起振,实时跟踪共振频率与循环计数。
4. 报告与样件出具试验报告(载荷历程、频率曲线、失效位置与循环数),失效样件可返回并附断口分析。
关于试验地点与承担方:本组试验由库恩传感与上海嘉定疲劳试验室联合承接,试验在合作试验室完成,库恩负责方案沟通、样件物流对接、数据与报告交付,并提供试验全过程所需的振动、应变测量传感器与采集系统。详细地址、进厂与安全培训流程请与库恩对接确认。

试验过程常用的测量配置

KU-VE-108 模态分析型加速度传感器

KU-VE-108 模态分析型

±500 g / 10 mV/g / 2~12 kHz / 粘接安装
用于夹具与试样的振动响应监测、共振频率比对
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KU-VD-115 轻量化通用单轴加速度传感器

KU-VD-115 轻量化通用单轴

±1000 g / 5 mV/g / 1~10 kHz / M3-M5
轻质量附加,适合小试样与悬臂梁测点
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KU-VD-304 小型三轴加速度传感器

KU-VD-304 小型三轴立方体

±1000 g / 5 mV/g / 1~12 kHz / 粘接
三向同时测,用于弯扭复合工况的响应分离
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同组其他试验

有样件要跑高周疲劳?

把样件图纸、材料、目标循环次数和载荷幅发过来,我们先判断是否适合共振法,再给夹具与周期估算。

提交试验需求 电话 18621116115
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