安泰电子ATA-P2010功率放大器在金属材料疲劳测试中的应用

【概述】

2025年吉林大学研究团队使用ATA-P2010功率放大器，搭建三自由度压电疲劳试验台。在自研的疲劳实验装置上，采用功率放大器一同构成电压信号调控装置，驱动疲劳实验装置中的压电陶瓷，进而实现长期稳定的疲劳载荷加载，帮助完成金属材料拉伸-弯曲高周期疲劳疲劳实验。
 

实验名称：功率放大器在金属材料拉伸-弯曲高周期疲劳测试中的应用

研究方向：金属疲劳

实验内容：尽管Ti6Al4V在航空航天应用中广泛采用，这是由于其在高温下（高达600℃）的均衡性能加上成本效益，但我们对现实世界中疲劳行为的理解是在高度的机械性机械-电热耦合环境中，在现实世界中的疲劳行为，并且有限。例如，涡轮叶叶片经历了同时的离心拉伸负荷以及来自空气动力和燃烧环境的热诱导的弯曲应力，以及在拉伸弯曲载荷和热耦合下导致疲劳失败的精确变形机制尚未理解，这限制了可靠性和疲劳性能的进一步改善。为了探究增材制造的Ti6Al4V合金的热耦合疲劳行为和失效机制，需要对进行金属材料进行劳疲劳实验。

测试设备：ATA-P2010功率放大器，信号发生器源，自研疲劳实验台、激光位移传感器等。

实验过程：

图：实验测试系统图

如图所示，整个实验的测试系统由信号发生器生成的正弦电压信号通过功率放大器（ATA‒P2010，Aigtek，中国）放大20倍，以控制一个或三个压电堆的伸长，进而驱动三自由度压电疲劳试验台，实现试样的拉伸-弯曲复合加载。三轴力传感器采集的力信号经载荷采集系统放大，传输至计算机，并通过数据采集卡实时显示。位移数据从激光位移传感器传输至控制箱，再通过USB数据线传输至计算机。测试系统所有设备均布置在光学振动隔离平台上方以减少环境干扰。

实验结果：

图：实验结果

疲劳寿命随着温度的升高呈指数下降，同时利用SEM进行的微观结构分析表明，二次微裂纹在高温下的出现，从而加速了疲劳失效。这项实验强调了在优化L-PBF参数时同时考虑微结构演变和温度效应的重要性，以提高快速成型航空航天部件的耐久性和可靠性。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

一、大功率输出能力——驱动三压电堆实现拉伸-弯曲复合加载

二、宽频带与高压摆率——精准复现正弦疲劳加载波形，保障寿命曲线精确评估

三、低失真与高输出稳定性——保障高温耦合环境下多轮次疲劳测试的数据一致性

【推荐产品】：ATA-P系列功率放大器

图：ATA-P系列功率放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。