4 北京科技大学学报 1997年第1期 时又要兼顾到加热能力.试验时在保证加热能力的情况下，若能将加热圈的几何形状、材料相 协调，可以得到较为理想的均匀温度场，如图3(b)所示.另外，若在冷却时采用喷射高压空气 的方法，可以使试样温度迅速下降，从而加快试验频率，鉴于上述优点，尽管该设备结构复杂， 价格昂贵，但目前得以广泛使用. (3)应变测量装置 在热机城疲劳试验中，特别是在应变控制时，试样的变形测量直接决定着试验结果的准 确性，因此要求装置应具有较高的精度，良好的稳定性、直线性和重复性)目前广泛使用的 测量装置有线性位移放大器(LVDT)和引伸仪(extensometer)). LVDT具有安装方便，造价便宜等优点，其不足是精度不高，由于其测量杆一般为金属 件，其测量精度受试验温度的影响，因此测量重复性和稳定性较差， 引伸仪的特点是：精度高，重复性和稳定性均优于LVDT,但结构较复杂，设计与制造技 术要求高，并需要专门的固定装置和冷却系统，因此造价高， 2.2试验技术方法 试验技术方法中的标准试验方法，是研究与试验人员确定研究目标和制订试验方案的依 据，并使得不同试验数据具有可比性.因此，我国、日本、韩国以及IS0等都致力于金属材料热 机械疲劳标准试验方法的研究工作， 热机械疲劳试验涉及面广，影响因素较多，其中首先要解决的问题是：温度场的调试、温 度与机械载荷波形的协调一致性、热变形的补偿和控制软件的研制，以及试验后的试验数据 处理与分析. 3存在的问题 3.1热变形补偿 为了便于实现热机械疲劳性能与等温疲劳性能的比较和试验数据的处理与分析，往往通 过热变形补偿法，即在热机械循环状态下得到对称的应力一应变滞后回线.热变形补偿的方 法目前有程序补偿法和自动补偿法，程序补偿就是采用计算机编制控制软件；自动补偿是利 用专门设计的单板机或单片机实现温度的自动补偿. 无论是程序补偿法还是自动补偿法，只能消除因温度变化而产生的热变形对应力一应变 关系的影响，而不能消除在一定应力水平下蠕变变形对应力一应变关系的影响.蠕变变形（速 率)与温度和应力水平有关，也就是说只有在循环温度范围较小，温度不太高或循环频率较快 时，即基本上不产生蠕变时，才能获得较为对称的应力一应变滞后回线.实验结果表明：在温 度较低时结果较为理想，温度较高时在高温侧的温度补偿效果远不如在低温侧好.因此，关于 热变形补偿的问题还有待于进一步的研究. 3.2寿命的唯像描述 热机械疲劳损伤的发展、裂纹的形成和裂纹的扩展的不同阶段也像低周疲劳和等温疲劳 一样，可以采用单一连续介质方程的方法加以描述，即疲劳寿命的唯像描述方法.疲劳寿命的 唯像描述方法有应力一寿命法和应变一寿命法)，但对热机械疲劳寿命而言，2种描述方法均· 4 · 北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 9 7年 第 l 期 时又要兼顾到 加 热能力 . 试 验时在 保证 加 热能 力 的情况 下 , 若 能将 加热 圈的几何 形状 、 材料 相 协 调 , 可 以 得到 较 为理 想 的均 匀 温度 场 , 如 图 3 ( b) 所 示 . 另外 , 若 在冷 却 时采 用喷射 高压空 气 的方法 , 可 以使试 样温 度迅 速下 降 , 从 而加 快试 验 频率 . 鉴于 上述优 点 , 尽 管该设备结 构复杂 , 价 格 昂贵 , 但 目前 得 以 广泛 使用 . ( 3) 应变测 量装 置 在热 机械 疲 劳试 验 中 , 特 别是 在 应变 控 制 时 , 试 样 的变 形测 量直 接 决定 着试验 结 果 的准 确 性 , 因此 要求 装 置 应具 有 较高 的精度 , 良好 的稳定 性 、 直 线性 和 重复 性 21[ . 目前广 泛 使用 的 测 量装置 有线 性位 移放大 器 ( L v D T ) 和 引伸仪 ( e x t e n s o m e t e r ) . L V D T 具有 安 装 方便 , 造价 便 宜 等 优 点 , 其 不 足是 精 度 不 高 . 由于 其 测 量杆 一 般 为金 属 件 , 其测量 精度 受试 验温 度 的影 响 , 因此 测量 重复 性 和稳定性 较 差 . 引伸仪 的特 点是 : 精度 高 , 重复性 和稳 定 性 均优于 L V D T , 但结 构 较复 杂 , 设计与 制造 技 术 要求高 , 并需 要 专门的固定 装置 和冷却系 统 , 因此造 价高 . .2 2 试验技术方法 试 验技术 方法 中的标 准试验 方法 , 是研 究 与试验 人 员确定 研究 目标和 制订试 验方 案的依 据 , 并使得不 同试 验数据具有 可 比性 . 因此 , 我 国 、 日本 、 韩 国以 及 15 0 等都致力于 金属材 料热 机 械疲 劳标准 试验 方法 的研究 工作 . 热机 械疲 劳 试验 涉及 面 广 , 影 响 因素较 多 . 其 中首先 要解 决 的 问题是 : 温度 场 的调 试 、 温 度 与机 械载 荷 波形 的 协调 一致 性 、 热 变形 的 补偿 和控 制 软件 的研 制 , 以 及 试验 后 的试验 数据 处理 与分 析 . 3 存在的问题 3 . 1 热变形 补偿 为了便 于实 现热机 械疲 劳性 能 与等温 疲劳性 能 的 比较和 试验数 据 的处理 与分析 , 往往通 过 热 变形 补偿法 , 即在 热机 械 循环 状 态下 得 到对称 的应 力一应变 滞 后 回 线 . 热 变形 补偿 的方 法 目前 有 程序 补偿法 和 自动 补偿 法 . 程 序 补偿就 是采 用 计算 机编 制 控制 软件 ; 自动 补偿 是利 用专 门设 计 的单板 机或单 片 机实现 温度 的 自动补 偿 . 无 论是程 序补 偿法 还是 自动 补偿 法 , 只能 消除 因温度 变化 而产生 的热 变形对应力一应变 关系 的影响 , 而 不 能消 除在 一定应 力水 平下 蠕变 变形 对应 力一应变 关系的影 响 . 蠕 变变 形 (速 率) 与温 度和 应力 水平 有关 , 也就是 说只有 在循 环温 度范 围较小 、 温度 不太 高或循 环频 率较快 时 , 即基本 上不 产 生蠕 变 时 , 才 能 获得 较 为对称 的应 力一应 变滞后 回线 . 实验结 果表 明: 在 温 度较低 时结果 较 为理想 , 温度 较 高时在 高温 侧 的温度 补偿 效果 远不如 在低 温侧好 . 因此 , 关于 热变形 补偿 的 问题 还有 待于 进一步 的研 究 . .3 2 寿命的唯像描述 热机械疲 劳 损伤的发展 、 裂纹 的形 成 和裂纹 的 扩展 的不 同阶段也像 低 周疲 劳和等 温疲 劳 一样 , 可 以采 用单 一连 续介 质方程 的方 法加 以描 述 , 即疲 劳寿命的唯像 描述 方法 . 疲劳 寿命的 唯像描述方 法有应 力一寿命法和 应变一寿命法 5[] . 但 对热机 械疲 劳寿命而言 , 2 种 描述 方法均