【概述】

2025年吉林大學研究團隊使用ATA-P2010功率放大器，搭建三自由度壓電疲勞試驗臺。在自研的疲勞實驗裝置上，采用功率放大器一同構成電壓信號調控裝置，驅動疲勞實驗裝置中的壓電陶瓷，進而實現長期穩定的疲勞載荷加載，幫助完成金屬材料拉伸-彎曲高周期疲勞疲勞實驗。
 

實驗名稱：功率放大器在金屬材料拉伸-彎曲高周期疲勞測試中的應用

研究方向：金屬疲勞

實驗內容：盡管Ti6Al4V在航空航天應用中廣泛采用，這是由于其在高溫下（高達600℃）的均衡性能加上成本效益，但我們對現實世界中疲勞行為的理解是在高度的機械性機械-電熱耦合環境中，在現實世界中的疲勞行為，并且有限。例如，渦輪葉葉片經歷了同時的離心拉伸負荷以及來自空氣動力和燃燒環境的熱誘導的彎曲應力，以及在拉伸彎曲載荷和熱耦合下導致疲勞失敗的精確變形機制尚未理解，這限制了可靠性和疲勞性能的進一步改善。為了探究增材制造的Ti6Al4V合金的熱耦合疲勞行為和失效機制，需要對進行金屬材料進行勞疲勞實驗。

測試設備：ATA-P2010功率放大器，信號發生器源，自研疲勞實驗臺、激光位移傳感器等。

實驗過程：

圖：實驗測試系統圖

如圖所示，整個實驗的測試系統由信號發生器生成的正弦電壓信號通過功率放大器（ATA?P2010，Aigtek，中國）放大20倍，以控制一個或三個壓電堆的伸長，進而驅動三自由度壓電疲勞試驗臺，實現試樣的拉伸-彎曲復合加載。三軸力傳感器采集的力信號經載荷采集系統放大，傳輸至計算機，并通過數據采集卡實時顯示。位移數據從激光位移傳感器傳輸至控制箱，再通過USB數據線傳輸至計算機。測試系統所有設備均布置在光學振動隔離平臺上方以減少環境干擾。

實驗結果：

圖：實驗結果

疲勞壽命隨著溫度的升高呈指數下降，同時利用SEM進行的微觀結構分析表明，二次微裂紋在高溫下的出現，從而加速了疲勞失效。這項實驗強調了在優化L-PBF參數時同時考慮微結構演變和溫度效應的重要性，以提高快速成型航空航天部件的耐久性和可靠性。

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

一、大功率輸出能力——驅動三壓電堆實現拉伸-彎曲復合加載

二、寬頻帶與高壓擺率——精準復現正弦疲勞加載波形，保障壽命曲線精確評估

三、低失真與高輸出穩定性——保障高溫耦合環境下多輪次疲勞測試的數據一致性

【推薦產品】：ATA-P系列功率放大器

圖：ATA-P系列功率放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發、生產和銷售的高科技企業。