随着工业技术的发展，许多金属零件的设计疲劳寿命逐渐增加。金属材料的高周疲劳行为已成为一项研究重点。金属疲劳，是机器、车辆或结构的金属零件因反复施加应力或载荷而引起的弱化状态，最终导致断裂。因此，为了确保机器、车辆等的质量，需要对其零件进行疲劳检测。
超声波疲劳测试是机械测试的一种特殊形式，通过对金属试样或结构施加周期性载荷来执行。这些测试可用于生成疲劳寿命和裂纹扩展数据，确定关键位置或证明可能易疲劳的结构的安全性。从试样到大型测试物品（如汽车和飞机）的各种金属组件都进行疲劳测试。通过超声波疲劳试验机进行金属的疲劳试验，不仅能比传统的疲劳试验节省更多的时间，提高效率，而且能够准控制试验的精度，提高试验的准性。
一、疲劳测试的类型
疲劳测试包括以下类型，这些类型根据所施加载荷的形式，环境因素等进行分类。
1.拉伸压缩疲劳试验：
通过结合使用拉力，卸载和压缩来评估抵抗循环应力的耐力（疲劳强度）。
2.高周疲劳测试：
在大约1-5000 Hz的频率下进行正常疲劳测试。高周疲劳测试通过测量材料对施加相对大量的恒定振幅直接应力循环的抵抗力来确定材料的疲劳强度。这种疲劳试验往往与弹性状态下的载荷有关，并持续进行到试样*分离或达到预定数量的载荷循环而没有试样失效为止。
通过超声波疲劳试验机，可以对金属零件进行高效的高周疲劳试验。与传统的疲劳试验机相比，能够提高几十倍的测试效率。
3.低周疲劳测试：
疲劳测试，使用慢应变率，频率小于10 Hz。低周疲劳测试通常运行缓慢，只有相对较短的失效周期。该测试的特点是高振幅，低频塑性应变，通常在高温下进行。
4.Gigacycle疲劳测试：
疲劳测试，在短时间内通过超声波振动等施加大约10的九次方个循环甚至更多。
二、疲劳测试过程
低循环疲劳和高循环疲劳测试过程可测量材料承受反复载荷循环的能力。可以在变化的负载，速度和温度下执行测试。测试结果有助于预测可能在这些类型的苛刻条件下暴露的材料和零件的寿命。在选择或验证材料时，通常会执行疲劳测试来表征材料特性。
高循环疲劳测试和低循环疲劳测试都使用循环载荷来评估材料的使用寿命，这些材料会承受应变和应力波动的情况，这可能会导致破裂或断裂。这些测试对于确保产品安全非常有价值，尤其是在故障可能导致严重伤害或重大损坏的行业中。
三、常见金属疲劳试验
在工业应用中使用广泛的金属之一是铝及其合金。它是仅次于钢铁的第二种广泛生产的金属。铝合金经常被用于现代工业，如今，超过40％的航空航天零件是由这些合金制成的。因此，对铝及铝合金进行疲劳试验特别重要。将铝材料进行工业应用意味着机械负载和腐蚀的结合，从而导致应力集中和材料破坏。开展铝及铝合金的疲劳试验的主要目的是，尚未开展有关在常规和超声测试下，预腐蚀对疲劳强度的影响航空铝合金。
镁合金是具有高比重的材料强度和阻尼能力。它们还具有良好的铸造性，易于回收。它们的延展性有限，易氧化且相对极限强度低，目前受到限制，其广泛的应用。镁合金的研究主要集中在耐腐蚀性、爬行电阻和疲劳寿命耐久性。
对于轻金属，已知没有真正的疲劳限制。然而，当前汽车发动机的疲劳寿命大约10的八次方个周期，涡轮发动机部件疲劳寿命大约在10的九次方甚至10的十次方个周期。传统疲劳机来进行这样的实验会非常耗时，但是如果使用频率为20kHz的超声疲劳测试，进行10的八次方个循环大约两个小时即可到达。
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更新时间：2024-03-27 
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