超声疲劳测试中的阻尼监测方法：比较研究

超声疲劳测试是探索材料高循环和超高循环疲劳特性的有效工具。阻尼监测已被证明对于指示测试标本中产生的缺陷或损伤相当有效。在本研究中，我们对两种阻尼监测方法进行了比较研究，即我们最近提出的定量机电阻抗方法和传统的无振动衰减法。工业纯铜和6061铝合金被用于疲劳测试和阻尼监测。为了排除温度对测试系统的影响，超声疲劳测试中采用了相同的占空比15.4%。结果表明，这两种方法均可有效监测测试过程中的系统阻尼及其在失效前的演变过程。具体来说，自由衰减法能够获得更多的阻尼数据，并在监测金属（如铝合金）的情况下具有优势，因为其断裂过程非常快速。然而，通过自由衰减获得的系统阻尼强烈依赖于测试应力和信号处理，因此不适用于样本的失效预测。相比之下，通过定量机电阻抗方法获得的系统阻尼与测试应力无关。因此，可以建立系统阻尼与样本内部摩擦之间的明确关系。然而，使用定量机电阻抗方法进行准确的阻尼测量需要数十秒，这导致超声疲劳测试的低占空比。在实际应用中，建议使用这两种方法监测超声疲劳测试中的早期损伤。