金屬材料看起來無所不能，它被廣泛來制作機(jī)器、兵刃、艦船、飛機(jī)等等。其實(shí)，金屬也有它的短處，在長(zhǎng)期服役狀態(tài)下，可以產(chǎn)生疲勞狀態(tài)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，機(jī)械零件的失效，約有70%左右是疲勞引起的，而且造成的事故大多數(shù)是災(zāi)難性的。
航空客機(jī)葉片斷裂金屬疲勞
飛機(jī)金屬零部件疲勞折斷
1979年525日，一架載乖客的美國(guó)航空公司DG-10型巨型客機(jī)，從芝加哥起飛不久，就失去了左邊一具引擎，隨即著火燃燒，隨即墜毀在地。。機(jī)上273名乘客和機(jī)組人員無一免。這是世界航空史上最悲慘的事件之一。
事后，有關(guān)當(dāng)局對(duì)這架失事飛機(jī)的殘骸進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，這架飛機(jī)上連接一具引擎與機(jī)翼的螺栓因金屬疲勞折斷，從而導(dǎo)致引擎燃燒爆炸。
高速列車部件疲勞斷裂
1998年6月3日，由慕尼黑開往漢保的德國(guó)ICE884次高速列車在運(yùn)行至距漢諾威東北方向附近的小鎮(zhèn)埃舍德時(shí)，發(fā)生了第二次世界大戰(zhàn)后德國(guó)最為慘重的列車脫軌行車事故。事故發(fā)生后12輛拖車全部脫軌。造成101人死亡，88人重傷。
事后經(jīng)分析，該列車的橡膠彈性車輪是引起本次事故的原因之一。該列車的輪箍是軋制的無縫鋼圈，通過熱效應(yīng)壓在輪心上，輪心是鑄鋼輪體，中間有一層橡膠體。輪箍軋制時(shí)殘留氣泡或礦碴，在高壓負(fù)荷動(dòng)力作用下，就可能開裂，當(dāng)然也可能是由于輪箍材料老化產(chǎn)生“疲勞斷裂”所致。
由于金屬材料的疲勞一般難以發(fā)現(xiàn)，因此常造成突然的事故。在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)的5千艘貨船共發(fā)生1千多次破壞事故，有238艘完全報(bào)廢，其中大部分要?dú)w咎于金屬材料的疲勞。
關(guān)于金屬疲勞
疲勞是材料（金屬）承受循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變作用時(shí)，結(jié)構(gòu)性能下降，并最終導(dǎo)致破壞的現(xiàn)象。疲勞失效是最常見的失效形式之一。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)提供的數(shù)據(jù)顯示，各種機(jī)械中，疲勞失效的零件占失效零件的60~70%。疲勞斷裂失效原則上屬于低應(yīng)力脆斷失效，疲勞中難以觀察到明顯的塑性變形，因?yàn)檫@是以局部塑性變形為主，且主要發(fā)生在結(jié)構(gòu)的固有缺陷上。雖然頻率對(duì)疲勞失效有一定影響，但多數(shù)情況下疲勞失效主要與循環(huán)次數(shù)有關(guān)。
按引起疲勞失效的應(yīng)力特點(diǎn)可以分為：由機(jī)械應(yīng)力引起的機(jī)械疲勞和熱應(yīng)力（交變熱應(yīng)力）引起的熱疲勞；
從循環(huán)周次可分為：高周、低周、超高周疲勞；根據(jù)載荷性質(zhì)可分為：拉-壓疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞以及彎曲疲勞等；
根據(jù)工件的工作環(huán)境可分為：腐蝕疲勞、低溫疲勞、高溫疲勞。
傳統(tǒng)應(yīng)變測(cè)量手段
對(duì)于疲勞加載試驗(yàn)，傳統(tǒng)的應(yīng)變測(cè)量手段有：應(yīng)變片、引伸計(jì)等等；傳統(tǒng)應(yīng)變測(cè)量手段精度高，但是也存在很多不足：
接觸式測(cè)量，有些部位不好夾持，如孔的變形測(cè)量等等；
信息量有限，只能測(cè)量到少量局部的點(diǎn)，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部塑性變形區(qū)域；
引伸計(jì)測(cè)量的是工程應(yīng)變；
新拓三維全場(chǎng)應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)方案
新拓三維經(jīng)過十余年的技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，為疲勞加載試驗(yàn)提供先進(jìn)的解決方案。XTDIC三維光學(xué)全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)量，對(duì)零部件在功能和行為方面進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形測(cè)量， 評(píng)估扭曲、彎曲、位移、速度和加速度等因素，分析零件在使用過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)、零件壽命、蠕變、老化及外觀變化。主要有以下特點(diǎn)：
全場(chǎng)實(shí)時(shí)3D位移、應(yīng)變測(cè)量；
全場(chǎng)離線3D位移、應(yīng)變測(cè)量，應(yīng)力場(chǎng)重構(gòu)；
強(qiáng)度、振動(dòng)分析，耐久度分析；
有限元驗(yàn)證與評(píng)估；
頸縮實(shí)時(shí)測(cè)量并反饋；
對(duì)于穩(wěn)態(tài)疲勞加載試驗(yàn)，XTDIC三維光學(xué)全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)采用相位同步精準(zhǔn)觸發(fā)方式采集數(shù)據(jù)。通過軟件系統(tǒng)讀取疲勞試驗(yàn)機(jī)的加載信號(hào)，通過設(shè)置觸發(fā)相位來控制相機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集。
其具有以下特點(diǎn)：
可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)特殊相位如波峰、波谷、特定相位時(shí)刻的圖像進(jìn)行采集；通過先進(jìn)的相位同步采集技術(shù)，XTDIC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)疲勞全場(chǎng)3D位移和應(yīng)變測(cè)量，應(yīng)力場(chǎng)重構(gòu)。
疲勞加載斷裂測(cè)試
XTDIC三維光學(xué)全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的疲勞測(cè)量技術(shù)的另一大亮點(diǎn)之處在于實(shí)時(shí)測(cè)量。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)疲勞全場(chǎng)3D位移和應(yīng)變的實(shí)時(shí)測(cè)量的同時(shí)，還可以實(shí)時(shí)與試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線圖等后處理使用。
新拓DIC-機(jī)構(gòu)件加載疲勞測(cè)試
被測(cè)區(qū)域平均主應(yīng)變曲線
斷裂過程中的應(yīng)變分布
材料脹形應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)