众所周知，即使零件中的最大应力远低于材料的屈服强度，在压力容器上施加重复压力循环也会导致材料损伤。与所有经典疲劳失效一样，损伤过程可分为两个阶段：裂纹产生和裂纹扩展。直至裂纹完全贯穿壁厚，容器才在受损部位破裂。

(一) 压力疲劳/脉冲试验的优点

1、 确定“薄弱环节”：

压力脉冲疲劳试验的主要优点之一是揭示产品设计的“薄弱环节”。在某些情况下，薄弱环节的位置可能会出人意料。表面光滑度等特性对疲劳寿命的影响可能比大多数设计师所想象的更为重要。垫圈和密封件附近的高表面载荷可能会维持显著的平均应力水平，对疲劳寿命造成不利影响。当产品中存在多个应力集中点时，哪一个对产品寿命的影响最为显著，有哪些可以忽略的因素？

2、 获取实际压力循环寿命数据：

压力脉冲疲劳测试的另一个主要目标是揭示压力容器能够承受的实际循环次数。在某些情况下，这可能会相当棘手，特别是当需要适用多个不同水平的压力循环时。由于复杂的工作环境，即使是当今最好的分析工具也难以准确预测疲劳寿命。在大多数情况下，应力计算是通过传统方法，如方程式和软件进行的（或由有限元分析模型提供）。 在这些情况下，实际测试数据可用于验证工程产品寿命计算中使用的模型和方法的准确性或优化。确定产品在不同压力水平下的压力疲劳寿命，以制作应力与疲劳循环的Wöhler曲线（S/N曲线）可能也是有益的，如下所示。这使工程师能够在测试点之间进行插值，并评估产品在多个压力水平下的寿命，从而获得丰富的产品疲劳数据。

举例来说，一个客户有10个样品需要测试，并期望这些组件在5 – 200bar的条件下承受100万次循环后不发生损坏。如果材料认证准确，制造过程中没有异常，那么所有样品都应该能够在疲劳测试中保持完好无损。客户决定拿这些样品进行100万次循环测试，但其中三个在达到这个次数之前就发生了损坏。这与预期的Wöhler的S-N曲线相悖。冶金学家可能会发现金属中存在杂质。材料被更换后进行第二次测试，以验证材料更改的准确性，结果所有样品都完好无损。

除了节约研发成本，这一过程还可在其他方面为工程师提供帮助。例如，假设客户进行了理论S-N曲线分析，预计所有零件在5-500bar的条件下会在50万次循环后发生损坏。然而，所有零件循环超过了200-300万次，表明他们可能在材料方面过度补偿，可以选择更经济的成本选项。

下图展示了这一过程。Y轴代表“压力”，X轴代表“循环次数”。红色点表示实际组件被移除/发生故障的点，而红/黄/绿色则代表曲线的理论点。

(二) 评估设计、材料和制造备选方案

压力脉冲疲劳测试的其他用途包括评估替代设计，包括材料选择或涉及横截面或密封位置的设计更改。这些可以在降低成本的同时对疲劳寿命产生重要影响。压力疲劳测试的另一个重要方面是评估各种制造工艺的权衡选择，比如加工方法和热处理。您考虑的工艺会影响压力疲劳寿命吗？考虑中的工艺变化是否会影响孔表面光洁度或特征？压力疲劳测试可以回答这个问题。

(三) 压力脉冲疲劳试验结果评估

1. 合格or不合格的标准

压力疲劳测试的合格or不合格标准通常由客户对产品及其应用情况的要求所决定。您的目标可能是在给定循环次数内不发生故障的情况下满足压力循环负载。对于不同的使用场景或多个加载参数，其他目标可能会更加复杂。

其他合格or不合格标准可能要求压力容器制造商展示在给定可靠性水平下的最大故障率。通常，这一标准需要对多个样品进行测试，以提高结果的可信度；而且，可靠性分析技术可用于弥补这一要求。

2. 评估结果——疲劳的不确定性

即使使用最佳的产品耐久性分析技术，也可能存在对预期寿命的不确定性。在进行压力疲劳测试时，市场上一些最一致的产品在四到五个小批量中的测试循环比例可能高达2:1。这展示了疲劳的特性，即使在最严格的可重复控制下，测试结果也可能存在显著的分散。我们可以通过同时测试多个部件来节省成本。

3. 提示和窍门

在进行产品的压力疲劳测试时，我们始终努力准确地模拟压力密封和适配器的精确配合，并使用指定的扭矩值对所有螺母和配件进行紧固。对细节的仔细关注将产生准确的测试结果和真实的故障位置。这有助于最大限度地减少意外删除真实故障模式或引入错误故障模式的可能性。

在提高测试压力下进行高频试验是一种非常实用的方法，可以在最短时间内获取关于设计的压力疲劳能力的大量信息。注意：不要在异常高压水平下进行测试。这可能导致交替的、不切实际的故障模式。在最大工作压力和低于验证压力之间进行测试是一个很好的压力选择区间。

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