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航空有机玻璃的高强度和耐久性的测试办法——拉伸疲劳测试

 更新时间:2023-04-07 点击量:646

提高飞机机身、舷窗、座舱罩等部件的安全性——航空有机玻璃疲劳性能测试方法探究航空有机玻璃是一种轻质、高强度、透明度高的材料,被广泛应用于飞机的机身、舷窗、座舱罩等部件中。在实际使用中,这些部件需要承受来自多个方向的复杂载荷,并且需要具备较高的耐疲劳性能。因此,疲劳试验是评估航空有机玻璃性能的重要手段之一。

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本文科准测控小编将介绍航空有机玻璃的拉伸疲劳试验方法,包括试验样品的准备、试验过程中的注意事项以及试验结果的分析和解读。

一、测试范围
1、测试内容

本标准规定了对试样施加恒幅拉伸载荷时的疲劳性能测定方法。

2、适用范围

本标准GJB 2033-1994 )适用于测定航空有机玻璃拉伸疲劳性能。

3、定义

1循环应力 cycle stress

泛指随时间(t)作周期性变化的应力,以符号S表示,单位:MPa

正弦波的各种循环应力的类型如图1所示。

2最大应力 maximum stress

循环应力中具有最大代数值的应力,拉伸应力为正,压缩应力为负,以符号Smax.表示,单 位 :MPa

3)最小应力 minimum stress

循环应力中具有最小代数值的应力,拉伸应力为正,压缩应力为负,以符号Smin表示,单位 :MPa

4)应力比 stress ratio

最小应力与最大应力的比值,以符号R表示。

5)平均应力 mean stress

循环应力中的最大应力与最小应力代数和的一半,以符号Sm表示,

单位:MPa

6)应力幅 stress amplitude

循环应力中的最大应力与最小应力代数差的一半,以符号Sm表示,

单位:MPa

7)应力集中系数stress concentration factor

局部应力 与名义应力的比值,以符号K表示。

8)载荷系数load factor

最大应力Smax与拉伸强度的比值,或最大载荷Pmax与破坏载荷的比值,以符号K表示。

9)频率freguency

单位时间的循环次数,以符号f 表示,单位:Hz

10)疲劳寿命fatigue life

试样在循环应力或应变作用下直至发生失效前所经受应力或应变的循环次数,以符号N表示,单位:次。

二、试验要求

1、测试仪器

疲劳试验机  

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凡载荷范围、波形和频率等,能满足试验要求的并经校准的疲劳试验机均可使用。其静载负荷示值误差应在士1%范围内;动载负荷示值误差应在士3%范围内。

2、试样

1)形状和尺寸  标准试样厚度为10±0.1mm; 光滑试样形状和尺寸如图2所示;缺口试样形状和尺寸见图3和表1

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2)试样的制备

用铣床加工,加工表面抛光。加工后的试样表面应无划伤、银纹和裂纹等。

3)测量试样尺寸

测量试样工作段的宽度和厚度,精确到0.02mm,测量三点取其平均值。

4)试样数量

成组试验,每组试样不少于5个。也可按变异系数的范围确定最少观测值个数,见附录A。

用升降法测定条件疲劳极限,有效试样数量不少于 10 个。

测定S一N 曲线所用试样数量按 5.4.4条规定。

5)试验环境条件

温度:23士2C

相对湿度:60士15%

非标准环境条件

非标准环境条件应在试验报告中注明。

三、操作步骤

试验前的准备

1、状态调节 在温度23土2C相对湿度 6015%下试样调节时间不少于 24h。

2、试验频率 试验频率为0.5Hz。

3、确定最大载荷、最小载荷、平均载荷等试验参数。

4、调整试验机,装夹试样使试样中心线与试验机轴线保持一致。

5、单个试样的测定。

6、按试验规定的应力对试样施加载荷,并起动计数器。

7、试验过程中观察并记录试样表面出现银纹或裂纹的时间和循环次数。

8、试样失效或达到预定循环次数后终止试验,记录试验结果。

9、条件疲劳极限的测定

用升降法测定条件疲劳极限。选定应力进行第一根试样的疲劳试验,若达到预定的循环次数试样仍未失效,此试样试验为越出,增加一级应力(应力增量可X0.5)进行第二根试验,若仍未失效,再增加一级应力进行第三根试验,若未达到预定的循环次数后失效,则降低一级应力进行第四根试验。依此类推,直至全部试验完成,试验可在 3 个以上应力水平下进行按下式计算条件疲劳极限SN:

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四、计算公式(试验结果的计算)

1、对数劳寿命平均值X的计算

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2、标准差Sx的计算

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3、变异系数的计算

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以上就是小编对于航空有机玻璃拉伸疲劳试验方法的介绍了,希望可以给您带来帮助!如果您还想了解更多关于航空有机玻璃拉伸强度、和亚克力的区别、应力开裂的研究、拉伸疲劳模型研究和高温拉伸强度试验研究等问题,欢迎您关注我们,也可以给我们私信和留言,科准测控技术团队为您免费解答!