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        航空有機玻璃的高強度和耐久性的測試辦法——拉伸疲勞測試

         更新時間:2023-04-07 點擊量:689

        提高飛機機身、舷窗、座艙罩等部件的安全性——航空有機玻璃疲勞性能測試方法探究航空有機玻璃是一種輕質、高強度、透明度高的材料,被廣泛應用于飛機的機身、舷窗、座艙罩等部件中。在實際使用中,這些部件需要承受來自多個方向的復雜載荷,并且需要具備較高的耐疲勞性能。因此,疲勞試驗是評估航空有機玻璃性能的重要手段之一。

        image.png 

        本文科準測控小編將介紹航空有機玻璃的拉伸疲勞試驗方法,包括試驗樣品的準備、試驗過程中的注意事項以及試驗結果的分析和解讀。

        一、測試范圍
        1、測試內容

        本標準規定了對試樣施加恒幅拉伸載荷時的疲勞性能測定方法。

        2、適用范圍

        本標準GJB 2033-1994 )適用于測定航空有機玻璃拉伸疲勞性能。

        3、定義

        1循環應力 cycle stress

        泛指隨時間(t)作周期性變化的應力,以符號S表示,單位:MPa。

        正弦波的各種循環應力的類型如圖1所示。

        2最大應力 maximum stress

        循環應力中具有最大代數值的應力,拉伸應力為正,壓縮應力為負,以符號Smax.表示,單 位 :MPa。

        3)最小應力 minimum stress

        循環應力中具有最小代數值的應力,拉伸應力為正,壓縮應力為負,以符號Smin表示,單位 :MPa。

        4)應力比 stress ratio

        最小應力與最大應力的比值,以符號R表示。

        5)平均應力 mean stress

        循環應力中的最大應力與最小應力代數和的一半,以符號Sm表示,

        單位:MPa。

        6)應力幅 stress amplitude

        循環應力中的最大應力與最小應力代數差的一半,以符號Sm表示,

        單位:MPa。

        7)應力集中系數stress concentration factor

        局部應力 與名義應力的比值,以符號K表示。

        8)載荷系數load factor

        最大應力Smax與拉伸強度的比值,或最大載荷Pmax與破壞載荷的比值,以符號K表示。

        9)頻率freguency

        單位時間的循環次數,以符號f 表示,單位:Hz。

        10)疲勞壽命fatigue life

        試樣在循環應力或應變作用下直至發生失效前所經受應力或應變的循環次數,以符號N表示,單位:次。

        二、試驗要求

        1、測試儀器

        疲勞試驗機  

        image.png 

        凡載荷范圍、波形和頻率等,能滿足試驗要求的并經校準的疲勞試驗機均可使用。其靜載負荷示值誤差應在士1%范圍內;動載負荷示值誤差應在士3%范圍內。

        2、試樣

        1)形狀和尺寸  標準試樣厚度為10±0.1mm; 光滑試樣形狀和尺寸如圖2所示;缺口試樣形狀和尺寸見圖3和表1。

        image.png 

        image.png 

        2)試樣的制備

        用銑床加工,加工表面拋光。加工后的試樣表面應無劃傷、銀紋和裂紋等。

        3)測量試樣尺寸

        測量試樣工作段的寬度和厚度,精確到0.02mm,測量三點取其平均值。

        4)試樣數量

        成組試驗,每組試樣不少于5個。也可按變異系數的范圍確定最少觀測值個數,見附錄A。

        用升降法測定條件疲勞極限,有效試樣數量不少于 10 個。

        測定S一N 曲線所用試樣數量按 5.4.4條規定。

        5)試驗環境條件

        溫度:23士2C

        相對濕度:60士15%

        非標準環境條件

        非標準環境條件應在試驗報告中注明。

        三、操作步驟

        試驗前的準備

        1、狀態調節 在溫度23土2C相對濕度 6015%下試樣調節時間不少于 24h。

        2、試驗頻率 試驗頻率為0.5Hz。

        3、確定最大載荷、最小載荷、平均載荷等試驗參數。

        4、調整試驗機,裝夾試樣使試樣中心線與試驗機軸線保持一致。

        5、單個試樣的測定。

        6、按試驗規定的應力對試樣施加載荷,并起動計數器。

        7、試驗過程中觀察并記錄試樣表面出現銀紋或裂紋的時間和循環次數。

        8、試樣失效或達到預定循環次數后終止試驗,記錄試驗結果。

        9、條件疲勞極限的測定

        用升降法測定條件疲勞極限。選定應力進行第一根試樣的疲勞試驗,若達到預定的循環次數試樣仍未失效,此試樣試驗為越出,增加一級應力(應力增量可X0.5)進行第二根試驗,若仍未失效,再增加一級應力進行第三根試驗,若未達到預定的循環次數后失效,則降低一級應力進行第四根試驗。依此類推,直至全部試驗完成,試驗可在 3 個以上應力水平下進行按下式計算條件疲勞極限SN:

        image.png 

        四、計算公式(試驗結果的計算)

        1、對數勞壽命平均值X的計算

        image.png 

        2、標準差Sx的計算

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        3、變異系數的計算

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        以上就是小編對于航空有機玻璃拉伸疲勞試驗方法的介紹了,希望可以給您帶來幫助!如果您還想了解更多關于航空有機玻璃拉伸強度、和亞克力的區別、應力開裂的研究、拉伸疲勞模型研究和高溫拉伸強度試驗研究等問題,歡迎您關注我們,也可以給我們私信和留言,科準測控技術團隊為您免費解答!


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