低周疲劳裂纹测试与紧固件断后伸长量分析实验

每当我们需要进行金属材料低周疲劳试验的时候，我们就不得不面对材料之中出现裂纹的情况。这时候无损检测就是我们在第三方检测机构之中，最长使用的检测方法。

在目前的低周疲劳裂纹无损检测之中。显微镜观测法，AE收集检测法，挂片应变测试法以及AE成像检测法都是最常用的疲劳裂纹检测方法。由于受到检测方法的限制，这四种检测方法无法全面覆盖到各个检测需求。

只能依照实际的检测情况，灵活挑选最适合的检测手段。单就精度来说，要求不高的项目可以使用显微镜检测方法。而要求较高精度检测的，可以用镀层检测的方法来进行相应测试。

下面我们来谈谈，螺栓伸长量与低周疲劳之间所存在的一定联系。试验的背景是利用超声螺栓预警测量仪对螺栓遭受的低周疲劳进行记录。并详细观察螺栓遭受疲劳发生断裂钱，伸长率所发生的变化。

在螺栓尾部贴压电陶瓷片，并置于瑞士Rumul疲劳机上。

以上数字部分后面都缺少单位，单位为kN。还有补充的是疲劳机的频率是100Hz；iBolt螺栓预紧力测量仪的测量频率是2000Hz。须注明的是：无论静载还是累加动载，均未超出螺栓的弹性段。

以上数字部分后面都缺少单位，单位为kN。还有补充的是疲劳机的频率是100Hz；iBolt螺栓预紧力测量仪的测量频率是2000Hz。须注明的是：无论静载还是累加动载，均未超出螺栓的弹性段。

0号螺栓

0号螺栓：上图X轴为时间，Y轴为螺杆伸长量（单位微米）。蓝色宽带是疲劳机交变拉伸螺栓所测量的包络线，其局部放大在上图。由上图可以看到：1）螺栓伸长量中轴线在向上漂移，增大；2）同等载荷下，螺栓伸长量的峰峰值在增大；3）螺栓在区域断裂前，螺杆迅速变长。4）断裂前，停止疲劳试验，螺杆发生塑性变形，不能回归到原始长度。

1号螺栓

1号螺栓：和0号螺栓疲劳试验条件基本一致，但是在近断裂前，比0号螺栓提前停止试验，发现：螺栓居然没有发生塑性变形，螺栓长度回位了。这说明：1）在低周疲劳的近断裂前，才发生了螺栓塑性变形；2）螺栓伸长量的中线向上漂移，有可能是疲劳机控制的问题，或者是其它未知原因所造成。

1号螺栓在做完大动载后，开始做小动载荷，静载20kN，动载18kN，发现：在螺栓趋于断裂前，伸长量中线迅速向上漂移，峰峰值增大。这说明，在临界断裂（裂纹在发展）的时候，的确有塑性变形发生。这个塑性变形应反映了微裂纹的扩展程度。

2号螺栓

2号螺栓：大动载，试验方法和2号螺栓一样，现象也没有什么差别，算是验证了2号螺栓现象的重复性。

3号螺栓：小动载，现象和2号螺栓没有太大差别，放大螺栓在最后断裂前的伸长量交变波形，可以看到由于裂纹生长，反映在伸长量波形上的发展趋势（伸长量波形头顶上的长出了犄角，犄角越长越大，最后犄角和波形融为一体，这就是裂纹在不停地生长）。