高溫低周疲勞測試方案再優化，Instron 持續提升測試應用能力

更新時間：2025-10-23

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在航空航天、能源動力及先進核能系統中，高溫部件（如燃氣輪機葉片、航空發動機熱端結構、核反應堆壓力容器）長期承受循環熱機械載荷，其失效模式往往由高溫低周疲勞主導。

傳統疲勞理論基于室溫環境建立，而高溫引入的蠕變-疲勞交互作用、動態微觀組織演變及環境氧化損傷，使材料的失效機制呈現強非線性特征。

高溫 LCF 的實驗室模擬，是通過測試設備復現材料在實際服役環境（高溫+循環載荷+塑性變形）下的失效過程，為壽命預測提供數據基礎。

典型 LCF 測試

持續高溫；

應變控制、恒定速率、三角波形；

低頻＜1Hz；

典型溫度范圍為 300℃ 至 850℃。

典型測試數據

滯回曲線；

硬化/軟化作用。

有許多國際/國內標準涉及應變控制低周疲勞測試，其中常見標準如下。可以發現，不同標準對應變控制誤差的要求并不相同。

實驗室中典型的 LCF 測試系統包含以下配置：

在實際測試中，針對備受關注的加載鏈的同軸度、應變調節、溫度控、測試控制四個方面 Instron 提供了更優的解決方案。

更精準的同軸度

GB/T 26077 中提到每個系列試驗之前或加載鏈發生變化后應按照 GB/T 34104 檢查試驗機的同軸度，試驗機的同軸度應不大于 5%。

GB/T 15248 在夾具部分也規定應有良好的同軸度。采用標定試樣，在其中部圓周上均勻分布 4 片阻值相同的應變片，在試樣的彈性范圍內，測量其彎曲變形率。測量時重復3次，然后轉動 90° 再測。其彎曲變形率應在 5% 范圍內。

Instron 高剛度機架以及作動缸的軸承設計保證了機器的對中及高抗側向力功能；拉桿和夾具采用液壓驅動加載于樣品端部，進行預加載避免任何反向間隙；同時通過 AlignPro 裝置測量和調節對中，確保加載鏈同軸度在 5% 以內。

AlignPro 對中裝置

進行114次對中標定，全部位于5%以內

其中94%對中位于2%以內， 28%彎曲變形率位于2%以內

更簡單的應變調節

采用自識別高溫引伸計且在軟件中可自動標定

圖片5.png 可靈活調節的引伸計支架

相較于以往設計，更新后的引伸計支架可實現上下、前后、左右以及俯仰角度的靈活調節，確保引伸計的兩根陶瓷桿位于試樣中心位置，且保證同時接觸試樣避免打滑，更易于操作。

更高效且精準的溫控

可實現試樣三點控溫或爐膛三區控溫

軟件設置控制升溫保溫

溫度曲線和數據顯示更快速的升溫及精確控溫

Instron 高溫爐和溫控系統能夠實現更快速的升溫，大幅提高測試效率，節省測試時間，且滿足更精準的溫度控制要求，偏差在 2℃ 以內。

更優異的測試控制

WaveMatrix3 測試軟件

Instron 提供 WaveMatrix3 測試軟件用于低周疲勞測試，可弱化應變控制對于調諧的需求，簡單調諧后就能符合應變控制的要求，提高用戶操作的易用性。

最大應變 0.84%，R=0.05,0.5Hz

最大應變0.5%，R=-1,0.33Hz

通過嚴格遵循國際/國內標準并依托高性能測試系統，高溫低周疲勞實驗不僅實現了材料服役環境的真實還原，更為復雜工況下的壽命預測提供了關鍵數據支撐。在高溫結構件設計邁向極限性能的今天，精確的疲勞評估能力已不再是“加分項"，而是確保系統安全性與可靠性的基礎保障。

Instron 液壓疲勞試驗系統家族

Instron 提供完整的高溫 LCF 測試解決方案，涵蓋高剛度機架、精密控溫、可調式高溫引伸計及智能控制軟件 Wavematrix3，確保測試過程中的應變精度、同軸度和數據一致性，助力科研與工程實現更可靠的疲勞壽命評估。