Машина для испытания на усталость при ползучести представляет собой сложное оборудование, используемое для моделирования поведения материала при одновременном воздействии высоких температур и циклических нагрузок. Принцип его работы состоит в том, чтобы сочетать динамическую циклическую загрузку с испытанием на усталость и статическое поддержание постоянной нагрузки при испытании на ползучесть.

Принцип работы испытательной машины

Основные системы испытательного аппарата включают:

Система загрузки: с помощью сервомотора или гидравлического цилиндра образец подвергается точному и контролируемому циклу осевого натяжения или натяжения.

Системы нагрева: обычно используются высокочастотные индукционные или резистивные печи, которые нагревают образец и стабилизируют его при целевой температуре (обычно более чем в 0,3 раза выше температуры плавления материала).

Системы измерения и управления: высокоточные датчики в режиме реального времени контролируют нагрузку, деформацию (обычно с помощью вытяжного стержня, соединяющего участок шкалы образца) и температуру, а также обеспечивают, чтобы тестовые параметры работали строго в заданной форме волны (включая нагрузку, время удержания) с помощью замкнутой системы управления.

Типичная форма волны для испытаний на ползучесть - усталость находится в цикле усталости, который вводит время удержания на пиковой нагрузке или нагрузке на долину. В течение этого периода нагрузка постоянна, но материал из - за высокой температуры будет продолжать деформацию ползучести, что приводит к повреждению ползучести.

II. Анализ механизма взаимодействия ползучести и усталости

Взаимодействие ползучесть - усталость относится к двум механизмам повреждения, которые не просто накладываются, а ускоряются друг с другом, что приводит к гораздо более низкому сроку службы материала, чем прогнозирование чистой усталости или чистой ползучести. Микроскопические механизмы формируются главным образом из:

Пограничное скольжение и пустое ядро: на этапе поддержания растяжения усталостного цикла сочетание высоких температур и постоянных напряжений приводит к скольжению границы кристалла и концентрации напряжений на барьере границы кристалла (например, частицы второй фазы, точки пересечения трех кристаллов), что приводит к ползучести пустого ядра. Последующие циклические нагрузки ускоряют рост и соединение этих пустот.

Окисление окружающей среды и расширение трещин: высокотемпературная среда вызывает сильное окисление поверхности материала. В течение времени удержания кислород распространяется вдоль границы кристалла, образуя хрупкий оксид, который ослабляет прочность границы кристалла. Повторные пластические деформации, возникающие в результате усталостного цикла, разрушают поверхностные оксидные пленки, подвергают воздействию свежих металлов и способствуют зарождению и расширению окисления вдоль кристаллических трещин.

релаксация и перераспределение напряжений: в течение периода удержания напряжение внутри материала ослабевает из - за деформации ползучести. При повторном изменении нагрузки напряжение необходимо перераспределить, и этот повторяющийся процесс релаксации - перераспределения усиливает накопление повреждений микроструктуры.

Подводя итог, машина для испытания на усталость от ползучести физически имитирует режим работы путем « циклической загрузки + поддержания постоянной нагрузки». Суть его механизма взаимодействия заключается в том, что усталостная нагрузка обеспечивает расположение и движущую силу ядра формы для повреждения ползучести (пустоты, окисления); Процесс ползучести (пустота, окислительно - хрупкий), в свою очередь, создает ярлыки для зарождения и расширения усталостных трещин, которые в конечном итоге приводят к раннему отказу материала.