有机玻璃PMMA疲劳测试：频率响应与S-N曲线的深度分析

本文档主要探讨了2011年的一项研究，关注的是有机玻璃（Polymethyl Methacrylate，简称PMMA）在循环拉伸疲劳试验中的性能特性，特别是其与频率响应的关系。研究人员对PMMA进行了1 Hz、2.5 Hz和5 Hz三种不同频率的拉伸-拉伸疲劳测试，通过精确的红外热像仪记录了试样在每次循环过程中的温度变化。实验结果显示，虽然加载频率对每次循环的内耗（即能量消耗）没有显著影响，但试样的整体温度会随着单位时间内的内耗累积频次增加而上升。 关键的发现是，通过对试验数据进行Weibull公式拟合，得到了不同频率下的S-N曲线（应力-寿命曲线）。在这个公式中，参数S'f、Sa（应力幅）和b的绝对值随加载频率的提高而减小，并且它们的变化分别表现出对数线性、线性和指数规律。这种规律性变化揭示了频率对材料疲劳寿命的重要影响：频率越高，相同的应力幅对应的生命期越短。 此外，该研究提供了描述疲劳寿命Nf如何随应力幅Sa和加载频率f变化的三维关系式，这对于理解PMMA在不同工程应用中的疲劳性能具有重要的实际意义。关键词包括有机玻璃、内耗、红外热成像、频率依赖的S-N曲线以及疲劳寿命，这些都反映了研究的核心内容和工程背景。 该论文发表在《机械科学与技术》杂志2011年5月第30卷第5期，对于航空航天等领域的材料设计和优化具有参考价值，特别是在选择和评估PMMA等材料的疲劳耐久性方面。通过这些数据和理论分析，工程师们可以更准确地预测材料在特定工作条件下的行为，从而做出更为明智的设计决策。