蠕變疲勞試驗機通過加載系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、變形測量系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的協(xié)同工作,精確模擬高溫、高應(yīng)力下材料的長期服役環(huán)境,進(jìn)而評估其壽命,具體模擬過程如下:
加載系統(tǒng):可施加恒定靜態(tài)載荷或周期性交變載荷,模擬材料在高溫下承受的持續(xù)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)力。例如,航空發(fā)動機葉片需長期承受高溫與離心力疊加的恒定載荷,同時因氣流振動產(chǎn)生交變應(yīng)力,加載系統(tǒng)通過伺服控制技術(shù)精確切換載荷模式,確保試驗條件與實際工況一致。
溫控系統(tǒng):配備高效加熱裝置(如高溫爐)與溫度傳感器,可實現(xiàn)從室溫至1000℃甚至更高的溫度控制,并通過閉環(huán)反饋將溫度波動控制在±1℃以內(nèi)。例如,核反應(yīng)堆壓力容器需在300-600℃高溫下長期運行,溫控系統(tǒng)可精確復(fù)現(xiàn)該環(huán)境,加速材料蠕變過程,縮短試驗周期。
變形測量系統(tǒng):采用高精度位移傳感器或應(yīng)變計,實時監(jiān)測材料在高溫高應(yīng)力下的微小變形。例如,金屬材料在蠕變初期變形速率較快,隨后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)階段,最終因內(nèi)部損傷積累導(dǎo)致加速蠕變直至斷裂,測量系統(tǒng)可捕捉這一全過程,為壽命預(yù)測提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng):實時記錄應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等參數(shù),并生成蠕變曲線、疲勞壽命曲線等圖表。結(jié)合Larson-Miller參數(shù)法或Chaboche損傷模型,可建立材料壽命預(yù)測方程,評估其在特定工況下的耐久性。例如,通過分析高溫下材料的穩(wěn)態(tài)蠕變速率,可推算其10萬小時蠕變斷裂強度,為工程設(shè)計提供依據(jù)。