超声波疲劳试验机的基本原理与设备组成

疲劳试验机在许多应用中，承受周期性或重复性机械应力的金属零件在低于静态测试值时会失效。这一过程称为疲劳破坏，它起源于应力集中点，如缺口或夹杂物。一旦成核，裂纹会因循环应力而穿过部件，直至断裂。据估计，疲劳造成90的机械故障。机械故障会造成严重事故，如飞机失事和交通事故。因此，为了避免此类事件，疲劳试验机应运而生。

超声波疲劳试验机作为一种加速疲劳试验技术，可以大大缩短新工艺、新材料的应用周期，受到发电、航天、核能、航空等重要领域的青睐。超声波疲劳试验机要求具有高性能，以保证超声波疲劳试验领域的具体应用技术。

超声波疲劳试验机用于超声波疲劳试验。超声波疲劳试验是基于纵波沿给定材料样品的传播，在被测元件上产生周期性应力压缩效应。一段时间后，由于各种材料的差异，裂纹会在试件扩展到疲劳破坏。纵向机械波由机电换能器产生，该换能器填充有在设备的电子级产生的正弦电信号。电信号产生、放大，送到由压电环组成的超声换能器，将电压和电流转换成纵向机械位移。下图显示了超声波换能器和产生的机械波的放大。

超声疲劳试验的工作原理是在整个系统的共振频率下工作，采用压电陶瓷弹性振动波的共振试验方法，包括换能器和待测疲劳试样。因此，共振中的位置偏移将减少所提供的功率。样品的几何形状是获得超声疲劳试验所需的应力和应变幅值的基础。通过开槽，可以放大样品的应力和应变，从而下降达到所需振幅所需的电功率。此外，计算试样的长度，以允许在缺口上形成纵向应力和应变，并在末端产生位移驻波。