实验六疲劳试验（示范）
一、实验目的
1、了解测定材料疲劳极限的方法。

2、观察疲劳破坏的现象。

二、实验设备
疲劳试验机有各种类型，用来在不同受力形式下和不同条件下进行试验。

常用的是旋转弯曲疲劳试验机，有纯弯曲和悬臂弯曲两种型式。

本试验采用纯弯曲式疲劳试验机，其构造示意图如图26（A）所示。

试件4的两端被夹紧在两个空心轴1中，两空心轴与试件构成一个整体杆，支持于两个滚珠轴承3上。

电动机5通过软轴6使这个整体杆转动。

横杆8挂在滚珠轴承2上，处于静止状态。

在横杆中央的砝码盘上放置砝码9，使试样中段受纯弯曲（图26—B），最大弯曲正应力为
（A）纯弯曲疲劳试验机示意图（B）试件弯矩图
图26 纯弯曲式疲劳试验机
三、试件
本实验需用一组8～13根材料和尺寸均相同的光滑小试件，直径为d=6～lOmm，表而须磨光，无锈蚀或伤痕，圆角处要光滑过度。

四、实验原理
疲劳破坏与静力破坏有本质的不同。

当交变应力小于材料的静强度极限σb时，材料就可产生疲劳裂纹或完全断裂。

即使是塑性材料，断裂时也无显著的塑性变形。

在疲劳破坏的断口上，一般呈现两个区域，即光滑区和粗粒状区。

材料断裂前所经历的循环次数称为疲劳寿命N，试件所受应力愈小，则疲劳寿命愈长。

对钢和铸铁等黑色金属，如果在某一交变应力下经受107次循环仍不破坏，则实际上可以承受无限次循环而不会发生破坏。

所以，对这些金属以试件能承107循环所对应的最大应力σ值作为疲劳极限σ-1。

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五、实验步骤
1、试件准备
取8~13根试件，检查试件表面加工质量，如有锈蚀或擦伤，用细砂纸或砂布沿试件
轴向抛光加以消除。

测量试件的直径。

2、装夹试件
安装试件时必须很仔细，避免灰尘和杂质进入空心轴的锥孔中。

将试件牢固夹紧，使试件与试验机的转轴保持良好的同心度。

试件安装好后用手慢慢旋转试验机的转轴，用百分表在试件上测得的径向跳动量应不大于0.03mm。

然后空载运转，试件的径向跳动量应不大于0.06mm。

3、进行试验
第一根试件的交变应力的最大值约取材料强度极限的60％，即σlmax=0.6而砝码重量
P1二0.6σbπd3/16a。

加载前，先开动试验机，再无冲击地将砝码加到P1值，并记录计数器的初读数。

试件经历一定次数的循环后，即断裂，自动停机，记下计数器的末读数，两者相减即为试件的疲劳寿命N1。

对第二根试件以同样的过程进行试验，但载荷要比第一根试件略低，记下试件断裂时的循环次数N2。

以后逐级降低每根试件的最大应力，开始两相邻载荷的差值可大些，随着载荷逐级降低，其差值越来越小。

记下各根试什的循环数Ni，直至试件超过指定的107次循环而未发生破坏时，终止试验。

4、绘制S—N曲线
以σlmax为纵坐标，以lgN为横坐标，根据各次测得的数据在方格纸上描点，即可绘出最大应力与疲劳寿命的关系曲线(S—N曲线)如图27所示。

此曲线最后趋于水平，其水平渐近线的纵坐标σ-1，就是材料的疲劳极限。

六、注意事项
1、开动试验机使试件旋转后，再无冲击地施加载荷。

2、加载完毕应立即记录计数器的初读数。

3、本实验所需时间太长，一般只作示范（演示）实验，了解实验方法，观察疲劳破坏现象及断口特征。