【摘要】 当力返回到零时，考虑到试样的弹性，它返回到初始位置(近似地，取决于材料的退化)，之后循环继续。

在不同的组合应力状态下，疲劳载荷引起的材料退化/失效问题对于设计在正应力σ和剪应力τ的同时作用下工作的各种类型的部件是重要的[1]。在正应力和剪应力作用下同时工作的构件或结构是相当常见的。大多数疲劳失效是从表面开始的。在这方面有利的因素是表面处理，自由原子，以及环境和/或工作环境的作用。

 

不幸的是，应力状态σ + τ也会导致表面的最大等效应力，无论应力组合如何。确定和了解材料在复合应力状态下的行为，特别是在疲劳应力的情况下，是非常重要的。对于静载荷，材料的性能数据较多，但在复合载荷作用下，在疲劳载荷作用下，这些数据大多缺失。多轴疲劳试验也用于验证有限元建模结果。有限元分析程序通常使用单轴应力的结果。

图1. 可连接到万能试验机上的装置[1]

 

从图1中可以看出，该装置的工作是基于中心轴和凸轮之间的相对运动。试验机的活动握把通过中心轴9对试样(0→+F)施加牵引力。反过来，这将在距离v上进行平移运动，在试样中，由于试验机施加的力，平移运动转化为拉应力。

 

在中心轴上，通过螺栓刺穿它，两个径向轴承固定，每侧一个。轴承，反过来，定位在凸轮通道。与凸轮7被固定的两个径向轴承8的手段(安排在凸轮的两个相对的通道-见图2)，中心轴9将被迫执行旋转运动，给定的倾斜通道在角度β凸轮。中心轴的旋转运动将导致施加在试样上的扭转载荷。

 

由此产生的反作用力扭矩将被引入试验机的固定框架中。这样，根据装置的构造方式，由中心轴9进行的旋转和平动将传递给试件4。试样将反方向移动和旋转，导致反作用力和反扭矩的出现，传递到万能试验机的上部固定框架上。在此条件下，实现了在试样中同时引入轴向力和扭矩的要求。当构造凸轮时，必须记住，倾斜角度的方向(左或右)必须使扭矩能够被试验机的固定框架拾取，而不会导致其旋开。

 

当力返回到零时，考虑到试样的弹性，它返回到初始位置(近似地，取决于材料的退化)，之后循环继续。疲劳加载是在弹性域进行的。拉力和扭转载荷分别在0到+ F和0到+ Mt之间的正脉动周期后进行。回归零是由于试件积累的弹性应力。万能试验机的设置应使力的变化是固定的，无论试样中材料的退化程度如何。

 

图2. 设备中使用的凸轮[1]

 

[1] Goanță, V., Morăraș, C. & Blanari, I. Device for Testing at Combined Cyclic Fatigue Loading by Tensile and Torsion, Attachable to the Universal Testing Machine. Exp Tech 46, 179–186 (2022).

 

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