动态疲劳试验机 - ToronDFT™系列
ToronDFT™系列动态疲劳试验机可提供精确的高频循环加载，用于材料表征、部件验证和断裂力学研究。该落地式伺服液压系统基于ToronDFT™系列平台打造，提供25 kN、50 kN、100 kN、250 kN和500 kN五种负载能力选择。它可对金属、聚合物、复合材料和生物医用材料进行拉伸-拉伸、拉伸-压缩和全反向疲劳试验，以生成S-N曲线、确定疲劳极限并测量裂纹扩展速率。
ToronDFT™系列加载框架采用双刚性立柱、精密研磨的横梁和落地式结构，使执行器位于底部，从而实现稳定的试样加载。高性能动态执行器行程为±75 mm，可提供受控的正弦波、三角波以及用户自定义波形，频率适用于低周疲劳和高周疲劳试验。闭环伺服液压控制系统与疲劳额定载荷传感器和可选的引伸计配合使用，可在整个试验过程中保持精确的力、位移或应变控制。
该系统配备可互换的夹具和工装，适用于轴向拉伸、压缩、弯曲和特殊部件测试。液压动力单元根据所选加载框架的尺寸进行匹配，提供稳定的油流量和压力，集成的数字控制器可自动执行测试、数据采集和波形生成。ToronDFT™系列可根据各实验室的测试标准、试样几何形状和吞吐量要求进行配置。
动态疲劳试验机 - ToronDFT™系列应用
ToronDFT™ 系列支持各行业的疲劳和断裂力学测试，在这些行业中，循环耐久性决定了产品的安全性和使用寿命。
- 金属与合金研究：表征铁合金和有色合金的疲劳强度、耐久极限和应变寿命行为，用于合金开发和规范符合性。
- 航空航天结构材料：根据 ASTM E466 和 ASTM E647 标准，生成用于飞机机身蒙皮、涡轮盘和起落架的铝合金、钛和镍基高温合金的 SN 数据和裂纹扩展速率。
- 汽车零部件开发：评估悬架臂、传动轴、紧固件和焊接接头在代表道路使用条件的载荷谱下的循环耐久性。
- 生物医学植入物测试：按照 ASTM F1717、ASTM F2077 和 ISO 14801 标准对脊柱固定装置、髋关节柄、膝关节组件、骨板和牙科植入物进行疲劳验证。
- 综合 Materials Testing：按照 ASTM D3479 和 ISO 13003 标准对纤维增强聚合物层压板和夹芯板进行拉伸-拉伸疲劳试验，以用于航空航天和风能应用。
- 焊接和接头鉴定：对对接焊缝、角焊缝和粘接接头施加恒幅和变幅疲劳载荷，以验证接头性能。
- 断裂力学和裂纹扩展：测量紧凑拉伸 (CT) 和中等拉伸 (MT) 试样的 da/dN 与 ΔK 的关系，符合 ASTM E647 标准，用于损伤容限分析。
- 紧固件和弹簧测试：确定螺栓、螺钉、铆钉和弹簧元件在轴向和组合载荷条件下的疲劳寿命。
标准
ToronDFT™ 系列支持各种国际疲劳和断裂力学标准中定义的测试程序。
- ASTM E466 - 金属材料力控恒幅轴向疲劳试验标准规程
- ASTM E606 - 应变控制疲劳试验标准试验方法
- ASTM E647 - 疲劳裂纹扩展速率测量的标准试验方法
- ASTM E399 - 金属材料线弹性平面应变断裂韧性的标准试验方法
- ASTM E468 - 金属材料恒幅疲劳试验结果表示标准规范
- ASTM D3479 - 聚合物基复合材料拉伸-拉伸疲劳标准试验方法
- ISO 1099 - 金属材料：疲劳试验：轴向力控制法
- ISO 12106 - 金属材料：疲劳试验：轴向应变控制法
- ISO 12108 - 金属材料：疲劳试验：疲劳裂纹扩展法
- ISO 7500-1 - 金属材料：静态单轴试验机的校准和验证
- DIN 50100 - 疲劳试验：金属试样和部件在恒定载荷幅值下循环试验的执行和评估
动态疲劳试验机 - ToronDFT™系列主要特点
ToronDFT™ 系列将刚性加载框架、响应灵敏的伺服液压执行器和数字控制器组合成一个可配置的疲劳测试平台。
- 落地式加载框架：双柱落地式结构，底部安装有执行器，提供稳定的低重心平台，最大限度地减少振动传递到样本和周围设备。
- 高性能动态执行器：具有±75毫米行程的抗疲劳液压执行器，可在整个频率范围内提供一致的循环运动，支持高循环耐久性运行和低速率低循环疲劳测试。
- 精密称重传感器：疲劳等级称重传感器（符合 ISO 7500-1 标准的 0.5 级）能够高精度、长期稳定地测量轴向力，为数百万次循环的闭环控制提供可靠的反馈。
- 闭环伺服液压控制：伺服阀和数字 PID 控制器将力、位移或应变保持在严格的公差范围内，自动补偿裂纹萌生和扩展时试样柔度的变化。
- 集成数字控制器：根据用户定义的故障标准，自动生成波形（正弦波、三角波、方波和自定义波形）、数据采集、循环计数和测试终止。
- 横梁升降和锁定机构：电动横梁调节和液压锁定系统可快速重新定位，以适应不同的样品长度和夹具配置，而无需手动垫片。
- 可互换的夹具和装置：液压楔形夹具、机械夹具和定制装置可对扁平、圆形和组件试样进行拉伸、压缩、弯曲和组合加载。
- 液压动力单元 (HPU)：根据选定的负载框架容量设计的专用 HPU 可提供稳定的油压和流量，并具有过滤和冷却系统，可延长伺服阀和执行器的使用寿命。
- 高框架刚度：500 kN 模型的框架刚度高达 6.5 × 10⁸ N/m，减少了寄生挠度，使测量的位移能够代表实际试件变形。
- 宽阔的垂直测试空间：最大垂直间隙从 1,120 毫米（25 kN 和 50 kN 型号）到 2,000 毫米（500 kN 型号），可容纳高大的试样、环境舱和多点弯曲夹具。
- 安全和限位保护：集成紧急停止、上下限位开关和联锁功能可保护操作员、样品和机器免受过行程和意外负载事件的影响。
- 可定制配置：负载能力、执行器行程、测试空间、底板、夹具、环境舱和控制器软件均可根据实验室的具体测试范围进行定制。
理论与方法
疲劳试验是对试样施加重复的循环载荷，该循环载荷在可控频率下交替施加最大力（或应变）和最小力（或应变）。每个载荷循环都会在材料内部沿晶体学平面诱发微观滑移。经过数千或数百万次循环后，这些滑移事件会累积形成持久滑移带，进而形成微裂纹，最终形成主裂纹，并扩展直至试样断裂。施加的应力幅值与失效循环次数之间的关系（S-N曲线）表征了材料的疲劳性能。
ToronDFT™系列伺服液压驱动装置将加压液压油转换为精确的高频活塞运动。伺服阀实时调节流向执行器的油流量，同时闭环控制器将来自测力传感器（或引伸计）的反馈信号与指令波形进行比较，并调整阀位以在严格的公差范围内保持目标振幅。这种架构支持高周疲劳 (HCF) 的力控制试验和低周疲劳 (LCF) 的应变控制试验，其中塑性变形占主导地位。
断裂力学试验将疲劳评估的范围扩展到总寿命之外。操作人员预先在带缺口的试样上制造裂纹，然后施加循环载荷，同时使用柔度计或电位降系统监测裂纹长度。绘制裂纹扩展速率 (da/dN) 与应力强度因子范围 (ΔK) 的关系曲线，即可得到一条能够反映阈值、Paris 区和近失稳行为的曲线。工程师利用这些数据进行损伤容限设计、设定检测周期以及预测结构部件的剩余使用寿命。
动态疲劳试验机 - ToronDFT™系列技术规格
| 参数 | ToronDFT™ 25 | ToronDFT™ 50 | ToronDFT™ 100 | ToronDFT™ 250 | ToronDFT™ 500 |
|---|---|---|---|---|---|
| 框架类型 | 落地 | ||||
| 额定载荷（千牛） | 25 | 50 | 100 | 250 | 500 |
| 最大垂直测试空间（毫米） | 1,120 | 1,120 | 1,120 | 1,400 | 2,000 |
| 执行器行程（毫米） | ±75 | ||||
| 工作台高度（毫米） | 900 | 1,000 | |||
| 有效柱间距/测试宽度（毫米） | 540 | 650 | 800 | ||
| 立柱直径（毫米） | 80 | 90 | 110 | ||
| 底座宽度，左右（毫米） | 1,100 | 1,200 | 1,500 | ||
| 底座深度，前后（毫米） | 800 | 1,000 | |||
| 总体高度（mm） | 2,700 | 3,100 | 4,200 | ||
| 车架刚度（牛/米） | 5 × 10⁸ | 6.5 × 10⁸ | |||
| 大约重量（公斤） | ≈1,250 | ≈1,650 | ≈2,100 | ||