【概述】

2025年吉林大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)使用ATA-P2010功率放大器，搭建三自由度壓電疲勞試驗(yàn)臺(tái)。在自研的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置上，采用功率放大器一同構(gòu)成電壓信號(hào)調(diào)控裝置，驅(qū)動(dòng)疲勞實(shí)驗(yàn)裝置中的壓電陶瓷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的疲勞載荷加載，幫助完成金屬材料拉伸-彎曲高周期疲勞疲勞實(shí)驗(yàn)。
 

實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：功率放大器在金屬材料拉伸-彎曲高周期疲勞測(cè)試中的應(yīng)用

研究方向：金屬疲勞

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：盡管Ti6Al4V在航空航天應(yīng)用中廣泛采用，這是由于其在高溫下（高達(dá)600℃）的均衡性能加上成本效益，但我們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中疲勞行為的理解是在高度的機(jī)械性機(jī)械-電熱耦合環(huán)境中，在現(xiàn)實(shí)世界中的疲勞行為，并且有限。例如，渦輪葉葉片經(jīng)歷了同時(shí)的離心拉伸負(fù)荷以及來(lái)自空氣動(dòng)力和燃燒環(huán)境的熱誘導(dǎo)的彎曲應(yīng)力，以及在拉伸彎曲載荷和熱耦合下導(dǎo)致疲勞失敗的精確變形機(jī)制尚未理解，這限制了可靠性和疲勞性能的進(jìn)一步改善。為了探究增材制造的Ti6Al4V合金的熱耦合疲勞行為和失效機(jī)制，需要對(duì)進(jìn)行金屬材料進(jìn)行勞疲勞實(shí)驗(yàn)。

測(cè)試設(shè)備：ATA-P2010功率放大器，信號(hào)發(fā)生器源，自研疲勞實(shí)驗(yàn)臺(tái)、激光位移傳感器等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖：實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)圖

如圖所示，整個(gè)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試系統(tǒng)由信號(hào)發(fā)生器生成的正弦電壓信號(hào)通過(guò)功率放大器（ATA?P2010，Aigtek，中國(guó)）放大20倍，以控制一個(gè)或三個(gè)壓電堆的伸長(zhǎng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)三自由度壓電疲勞試驗(yàn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)試樣的拉伸-彎曲復(fù)合加載。三軸力傳感器采集的力信號(hào)經(jīng)載荷采集系統(tǒng)放大，傳輸至計(jì)算機(jī)，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)顯示。位移數(shù)據(jù)從激光位移傳感器傳輸至控制箱，再通過(guò)USB數(shù)據(jù)線傳輸至計(jì)算機(jī)。測(cè)試系統(tǒng)所有設(shè)備均布置在光學(xué)振動(dòng)隔離平臺(tái)上方以減少環(huán)境干擾。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

疲勞壽命隨著溫度的升高呈指數(shù)下降，同時(shí)利用SEM進(jìn)行的微觀結(jié)構(gòu)分析表明，二次微裂紋在高溫下的出現(xiàn)，從而加速了疲勞失效。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)了在優(yōu)化L-PBF參數(shù)時(shí)同時(shí)考慮微結(jié)構(gòu)演變和溫度效應(yīng)的重要性，以提高快速成型航空航天部件的耐久性和可靠性。

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

一、大功率輸出能力——驅(qū)動(dòng)三壓電堆實(shí)現(xiàn)拉伸-彎曲復(fù)合加載

二、寬頻帶與高壓擺率——精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)正弦疲勞加載波形，保障壽命曲線精確評(píng)估

三、低失真與高輸出穩(wěn)定性——保障高溫耦合環(huán)境下多輪次疲勞測(cè)試的數(shù)據(jù)一致性

【推薦產(chǎn)品】：ATA-P系列功率放大器

圖：ATA-P系列功率放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專(zhuān)業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高科技企業(yè)。