振動疲勞是什麼？
振動疲勞試驗是將樣品長時間暴露在振動台上進行正弦或隨機振動，評估疲勞損傷和共振引起的退化的試驗。
振動疲勞的目的
目的是以加速的方式表示車輛、飛機或機器上運行的部件在其使用壽命期間將經歷的振動，並驗證其強度。
振動疲勞適用於哪些產品？
- 汽車電子及緊固件
- 航空航太航空電子設備
- 軌道車輛設備
- 電池模組
- 感測器和連接器
振動疲勞應用於哪些行業？
與振動疲勞相關的標準
- IEC 60068-2-6正弦振動測試 測試
- IEC 60068-2-64隨機振動試驗 測試
- ISO 16750-3車輛設備上的機械負載 測試
- MIL-STD-810 方法 514
- RTCA DO-160 第 8 節
振動疲勞的測試條件
- 振動類型
- 正弦掃描、隨機或正弦加隨機
- 輪廓
- 頻率範圍和幅度/PSD 在規範中定義
- 时间
- 定義的每個軸的持續時間（以小時為單位）
- 軸數
- 通常分別在三個垂直軸上
振動疲勞的測試設備
- 電動振動台及功率放大器
- 加速度計和振動控制系統
- 安裝夾具
- 功能監測裝置
振動疲勞的樣品要求
- 樣本必須用代表實際安裝方法的夾具安裝
- 夾具諧振必須位於測試帶之外
- 測試前必須進行共振搜索
- 必須定義功能監控方法
振動疲勞的測試時程
由於每個軸和三個軸的定義持續時間，總持續時間通常是幾天。
振動疲勞的測試程序
- 1將樣本安裝在夾具上並放置加速度計。
- 2執行共振搜尋來識別臨界頻率。
- 3載入規格設定檔並驗證控制。
- 4在每個軸上施加指定持續時間的振動。
- 5在測試期間和之後檢查功能。
- 6透過最終共振搜尋來評估頻移。
振動疲勞的允收準則
規範中定義了驗收標準：無結構損壞、功能連續性、共振頻率變化不超過規定限度。
結果評估
比較測試前和測試後的共振搜尋；頻移顯示結構鬆動或裂縫。目視檢查和功能測試一起評估。
振動疲勞測試報告
- 應用標準和概況
- 頻率範圍、幅度/PSD 和持續時間
- 軸資訊和夾具描述
- 共振搜尋結果（前/後）
- 功能狀態和目視檢查
認證
EUROLAB 擁有 IAF 和 ILAC 多邊認可安排締約方認證機構獲得的國際認可認證，根據 ISO/IEC 17025 實驗室測試、ISO/IEC 17020 檢查和監督以及 ISO/IEC 17021-1 和 ISO/IEC 17065 系統和產品認證。該鏈條確保所發布的報告和證書在全球範圍內得到接受。
是否可以在認可範圍內提供此測試取決於您的產品和所採用的標準；由於認證是基於方法的，因此範圍在報價階段以書面形式確認。
範圍和授權相關規定
- UNECE R10 和汽車 OEM 規範
- 航空航天設備要求
Mekanik Testler — 此測試領域涵蓋哪些內容？
以下段落說明 振動疲勞 測試所屬的領域；此測試本身的條件與允收標準列於上方各節。您產品專屬的範圍將在報價階段以書面確認。
力学测试用以衡量材料或零件在受力下的表现。该系列涵盖从静态加载(拉伸、压缩、弯曲)到随时间变化的行为(疲劳、蠕变),再到硬度、磨损直至断裂韧性。
这些测试的共同点在于,其结果都是以材料属性的形式报告的。屈服强度或硬度并非合规判定,而是设计和产品标准将据以比较的数值数据。因此,力学测试报告通常是工程决策的输入,而非产品批准的依据——涉及材料选择、安全系数、寿命预测等方面。
静态与动态行为之间的区别是理解该领域的关键。一个零件在静态荷载下可能看起来完全没有受力,但在重复加载下却可能断裂;疲劳断裂发生在远低于屈服强度的应力水平,且不会给出任何预警。因此,对于旋转、振动或承受循环荷载的零件而言,单靠拉伸试验并不能提供充分的证据。
测试条件决定结果,这对报告的可读性至关重要:试样几何形状、加载速率、温度、状态调节以及夹持方式。同一材料在不同条件下会给出不同的数值。在塑料中,速率效应非常明显;在金属中,温度效应更为突出;在复合材料中,试样取向会完全改变结果。
硬度是该领域中最常被滥用的测量指标。由于其快速、接近无损且成本低,常被用来替代强度。虽然存在硬度换算为强度的对照表,但这些换算是近似值,且取决于具体材料类别;将其作为材料验收的唯一证据是错误的做法。
断裂力学方面需要专门的能力。断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率的测量使得计算带裂纹结构还能持续使用多久成为可能;它们是压力设备、飞机结构和管道等领域损伤容限设计的基础。
此領域的方法群組
静态测试
拉伸、压缩、弯曲、剪切与扭转。可获得屈服强度和抗拉强度、伸长率及弹性模量。
冲击测试
夏比及埃佐冲击试验;根据温度确定材料从脆性到韧性的转变行为。
硬度
布氏、维氏、洛氏、邵氏及显微硬度。对表面处理深度和局部强度差异具有重要价值。
疲劳
力控制和应变控制的轴向疲劳、弯曲疲劳;S-N曲线及疲劳极限。
蠕变与应力松弛
高温下长期承载的行为;对锅炉、涡轮机及压力设备材料具有决定性意义。
断裂力学
平面应变断裂韧性、J积分、CTOD及疲劳裂纹扩展速率。
磨损与摩擦
泰伯磨耗及旋转滚筒磨耗测试、摩擦系数测量。
此領域常見混淆之處
- 从硬度推算强度只是近似值;不能作为材料验收的唯一证据。
- 静态强度充足并不能证明疲劳强度;承受循环载荷的零件需要单独进行测试。
- 若不报告测试速率和温度,结果将无法比较——聚合物和复合材料尤其如此。
- 试样与实际零件可能给出不同的数值;成型取向、熔接线和表面处理差异都会产生影响。
- 对复合材料给出强度值而不说明试样取向是没有意义的。
- ASTM与ISO对应标准测量同一物理量,但试样几何形状不同;结果不能视为直接等效。
這些結果支持哪些決策
- 设计验证与材料选择
- 来料检验与供应商认可
- 满足产品标准中的机械要求
- 失效分析、寿命预测与损伤容限计算
- 驗證熱處理與表面處理製程
相關測試
關於振動疲勞的常見問題
正弦振動和隨機振動有什麼不同？
正弦波將能量集中在單一頻率，可有效辨識共振。隨機在寬頻上同時施加能量，更好地代表真實的車輛/飛機環境。