基于测试需求的疲劳试验机系统化选型策略

1. 测试对象和材料是什么？

金属材料： 如钢材、铝合金（高周疲劳）

高分子材料/塑料/橡胶： （低周疲劳、热疲劳）

复合材料： 如碳纤维（需要特殊夹具和考虑各向异性）

具体零部件： 如骨骼、汽车悬挂、叶片、血管支架等。

2. 需要哪种类型的疲劳测试？

高周疲劳： 载荷较低，循环次数高（通常 > 10^5-10^7 次），主要用于材料基础性能研究。

低周疲劳： 载荷高，循环次数低（通常 < 10^5 次），伴有塑性变形，常用于评估结构件的寿命。

裂纹扩展速率测试： 研究已有裂纹在循环载荷下的扩展情况。

热机械疲劳： 载荷和温度同时循环变化，用于发动机叶片等高温部件。

高频疲劳/振动疲劳： 使用高频激振器，模拟振动环境。

3. 载荷要求是多少？

动态力范围： 您需要施加的最大拉力和压力是多少？（单位：kN， 如 ±50kN, ±100kN）。这是选择作动器和框架刚度的核心依据。

静态力： 是否需要保持恒定的静态载荷？

4. 测试频率范围是多少？

金属高周疲劳通常希望频率高一些（如 50-200Hz）以缩短测试时间。

零部件、复合材料或橡胶等材料，由于材料本身阻尼或结构复杂性，频率通常较低（0.1-10Hz）。

注意： 频率越高，对设备动态性能要求越高，也可能引起试件发热，影响结果。

5. 试件尺寸和装夹方式？

试件的几何尺寸和连接方式决定了您需要什么样的夹具（如螺纹连接、孔销连接、专用工装等）。

---

第二步：了解疲劳试验机的主要类型和结构

确定了类型后，需要仔细对比不同品牌和型号的具体参数。

1. 作动器（核心部件）

最大动态力： 确保留有20%-30%的余量，不要满负荷使用。

频率范围： 确认其工作频率范围覆盖您的测试需求。

振幅/行程： 满足试件变形量的要求。

精度： 包括力、位移、变形的控制与测量精度。

2. 控制系统与软件

控制模式： 是否支持力、位移、应变（引伸计）等多种控制模式及其平滑切换？

波形生成： 能否生成正弦波、三角波、方波、斜波以及自定义波形？

测试谱： 能否导入复杂的载荷谱（如道路谱、飞行谱）进行模拟测试？

软件易用性： 界面是否友好？测试序列编辑是否灵活？数据采集和处理功能是否强大？

安全性： 是否有完备的安全连锁保护机制（如力、位移、变形超限保护）？

3. 主机框架

刚度： 框架必须有足够的刚度，以确保在最大动态载荷下变形极小，保证加载的准确性和试验结果的可靠性。

工作空间： 是否能容纳您的试件和必要的夹具、环境箱等附件？

第四步：考虑必要的附件和配套设施

夹具： “测试的成功始于夹具"。必须根据试件专门设计或选购，确保装夹可靠，避免在夹具处断裂。

环境箱： 是否需要高低温、腐蚀介质等环境模拟？

引伸计： 用于精确测量试样的标距变形，对于应变控制和低周疲劳测试至关重要。

数据采集系统： 确保通道数和采样率满足要求。

基础设施：

第五步：品牌、预算与售后服务

1. 品牌与供应商：

国际品牌：如 Instron（英斯特朗）、MTS、ZwickRoell（兹韦克）、Shimadzu（岛津） 等，技术成熟，性能稳定，但价格昂贵。

国内优秀品牌：如凯尔测控、南京尼欧 等，性价比高，售后服务响应快，近年来技术进步显著。

选择有良好声誉、技术实力强的供应商。

2. 预算：

不仅包括设备本身，还应考虑：

附件费用（夹具、环境箱等，可能占很大比例）

安装调试费

培训费

后续的维护保养和备件成本

3. 售后服务与技术支撑：

供应商是否能提供及时、专业的技术支持、维修和校准服务？

备件的供应周期和价格如何？

操作培训是否到位？

总结：选择流程清单

1. 定义需求： 材料、零件、载荷、频率、测试类型。

2. 初选类型： 电动 vs. 液压 vs. 谐振。

3. 考察参数： 作动器性能、框架刚度、控制软件。

4. 确定附件： 夹具、环境箱、测量仪器。

5. 评估供应商： 品牌、技术能力、报价、售后服务。

6. 实地考察： 如果可能，参观供应商的演示实验室或已有用户，亲眼看看设备运行情况。