机械臂的机械寿命主要取决于机械臂的疲劳断裂过程，即应力腐蚀过程

      机械臂的机械寿命主要取决于机械臂的疲劳断裂过程，即应力腐蚀过程  从化高空路灯车出租, 从化高空路灯车租赁, 从化高空路灯车公司  机械臂表面的裂纹在应力的作用下不断扩展最终断裂，从而机械臂寿命终结。机械臂断裂前持续的时间即为机械臂寿命。筛选实验: 在机械臂强度筛选实验过程中，机械臂强度低于筛选强度的位置发生断裂，从而筛选并去除整个机械臂制造长度上机械臂强度低于筛选强度的裂纹点，保证了幸存机械臂的最低强度和机械可靠性。筛选实验的主要设备为筛选试验机。根据G.650建议，机械臂强度筛选实验的两种基准设备为固定重量机器和制动轮机器；基准试验方法为纵向张力法（又称“纵向张力复绕法”），对此邮电部也制定了相关通信行业标准。在规定的受力时间t内给机械臂施加规定的应力，其中，tl为加荷时间，一般要求td≥1s；tu为卸荷时间，一般要求tu≤0.1s。当进行筛选实验时，将一根完整的连续长度的夹持在筛选试验机上。逐渐线性地把施加应力加到机械臂上，应保证施加应力均匀施加在机械臂上。施加应力的典型值为不大于筛选应力的10%。同时，统计每公里机械臂在筛选试验时的断裂次数Np。经过筛选应力区后，再逐渐线性地把施加应力从机械臂上卸下，这里简称“卸荷应力”，卸荷应力通常也不大于筛选应力的10%。在机械臂通过筛选实验后，可以认为幸存机械臂具有某一最低强度值。通过以上描述容易发现，通过筛选试验得到的机械臂的最低强度直接影响着机械臂成缆后的使用寿命，而筛选应力的选择是机械臂强度筛选试验的关键，因此，选择施加应力时应充分考虑光缆制造、敷设及运行过程中可能遇到的最大负荷。此外，施加应力的选择应结合光缆的应用环境和敷设方式。通常，对一般的直埋、管道或架空光缆，机械臂的筛选应力可以选择为0.35GPa，当然，当光缆采用质量较好的进口机械臂时可以适度提高筛选应力，如0.7GPa；而对于海底光缆，机械臂的筛选应力则至少应设置为1.4GPa。

     筛选应力t与时间t的关系，筛选试验后的强度：n为机械臂疲劳参数；Sp为筛选强度；S为机械臂惰性强度；tl为加荷时间；tp为筛选时间；tu为卸荷时间；p为筛选用力。施加应力于机械臂表面，使得机械臂在径向和轴向受到均匀的施加应力。假设用N(S)表示惰性强度不大于S的单位机械臂表面积上的累积裂纹数。则强度间隔S到S+dS上的单位机械臂表面积上的裂纹数为：用P(S,L)表示机械臂的累积幸存率，其中L为机械臂长度、S为惰性强度。通常，试样机械臂的长度L至少为一公里。强度间隔S到S+dS上增加的机械臂断裂概率等于强度间隔S到S+dS上的单位机械臂表面积上的裂纹数与断裂强度S的幸存率P(S,L)、比例系数H、试样机械臂长度L的乘积。并且一般要求机械臂样品长度不少于1km。把式(3.3)视作等同于式(3.4)并用零强度无裂纹的边界条件能威布尔幸存率：通常发现mNSSm为惰性环境中的威布尔参数。结合得幸存率：00,expmSLPSLSL，L0是机械臂标样长度，S0为机械臂的累积幸存率P为36.8%时的强度。机械臂的累积幸存率P为50%时对应的中间强度S(L)与机械臂长度L值负相关。但对于长机械臂的累积幸存概率不适用于（3.7）式，因为长机械臂拥有自己的一组参数值，如m、S0和L0参数，这有可能导致双模分布，且筛选也有可能对分布造成影响。通常，机械臂的最小强度Smin相对其惰性强度S可以忽略不计，从而可以认为S≈S-Smin。

       动态疲劳参数测试机械臂的疲劳参数（应力腐蚀敏感性参数)，主要用于衡量机械臂表面微裂纹随应力作用时间变化的情况。疲劳参数n的测量方法有静态疲劳法和动态疲劳法两种，由于静态疲劳法试验耗时长，故大部分机械臂厂家均使用动态疲劳法获得疲劳参数值。目前，用于机械臂动态疲劳参数Nd值测试的国际标准。国际标准和国家标准规定的机械臂动态疲劳参数Nd值的主要测试方法为轴向张力拉伸法和两点弯曲法。

   （1）轴向张力拉伸法实验原理轴向张力拉伸法测试Nd值主要是把多根试样机械臂分别沿径向以一定的拉伸速率向两端拉伸，直到机械臂发生断裂为止。此外，在拉伸过程中，需要实时监测机械臂所受到的应力，获取机械臂在断裂瞬间受到的应力，即断裂应力σf，再通过公式计算得出。轴向张力拉伸法通过改变应变速率来试验机械臂的疲劳性能。对于常规机械臂（包层直径为125μm、涂覆层直径为250μm），可以采用下式计算断裂应力σf：fgTA  T为机械臂断裂张力；Ag为机械臂横截面积。可以计算每一应变速率下的应力速率σa，σf为断裂应力，t（σf）为断裂时间，t（0.8σf）为断裂应力80%时所用时间。完成总体计算Nd。应力速率σa与中值断裂应力σf(0.5)之间存在如下变化关系:，截距为应力速率等于1时断裂应力的对数，取每一应力速率σa下的中值断裂应力σf(0.5)，绘制轴向张力拉伸法断裂应力对应的动态疲劳曲线，即可计算得出Nd值。

  （2）两点弯曲法实验原理两点弯曲法测试Nd值主要是把机械臂弯曲为U形夹在两个平行相对的压板之间，两个压板以一定的压板速率相向运动，从而不断增加机械臂的弯曲度，直至试样机械臂发生断裂。此外，在弯曲过程中，需要实时监测两压板之间的距离变化，对机械臂在发生断裂的瞬间压板间距d进行记录。由压板间距d可以通过公式计算出机械臂发生断裂瞬间受到的应力值。两点弯曲法更加适用于因为弯曲引起的机械臂使用中应力的情况。根据压板间距d，用计算断裂应力。由于步进电机的最快速度限制了压板的最快速度，采用计算出的压板间距d将缩短试验时间并达到最快压板速度。每根机械臂的断裂应力由下式计算f为机械臂断裂应力；f为机械臂断裂应变；机械臂非线性应力应变特性的修正系数，典型值为6；0E为杨氏模量；fd为玻璃机械臂直径；d为机械臂断裂时压板间的距离；cd为包括任何涂覆层的机械臂总直径；2gd为两个槽的总深度。通常采用的压板移动速度为:1μm/s，10μm/s，100μm/s，1000μm/s等4挡，控制精度均为±10%。计算每次断裂时的机械臂断裂应力σf，完成总体统计计算。压板速度V与中值断裂应力σf(0.5)之间存在如下变化关系：截距，r为玻璃机械臂的半径；截距为恒定压板速度等于1时的断裂应力的对数。记录实验数据，绘制两点弯曲法断裂应力对应的动态疲劳曲线，即可计算得出Nd值。

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   （3）测试数据处理记录实验数据并计算得各应力速率下的断裂应力；计算每一断裂应力的累积断裂概率：0.5kFkN。其中，N为样本大小。本文采集了G.652D单模机械臂样本在温度为22.5℃、湿度为50.2%的环境条件下预处理48小时后进行实验，取5mm/min、50mm/min、500mm/min三种拉伸速率下的中值断裂应力。绘制断裂应力对应的动态疲劳曲线，再通过公式计算得出Nd值。轴向张力拉伸法斜率=1/(1+Nd)=0.0429，动态疲劳参数Nd=22.31。本文采集了G.652D单模机械臂样本在温度为22.5℃、湿度为50.2%的环境条件下预处理小时后进行实验，取1um/s、10um/s、100um/s、1000um/s四种压板速率下的中值断裂应力。两点弯曲法试验设备根据压板间距d，可以自动计算得出机械臂的断裂应力及应力速率，绘制断裂应力对应的动态疲劳曲线，再通过公式计算得出Nd值。两点弯曲法动态疲劳曲线斜率=1/(Nd-1)=0.0448，动态疲劳参数Nd=23.78。

   （4）两种测试方法差异分析通过对比两种测试方法测得的Nd值，发现两点弯曲法测得Nd值普遍比轴向张力拉伸法测得Nd值高0.5~2个单位。两种测试方法测得的Nd值差异较大，怎样理解两种测试方法测得的Nd值显得很关键。轴向张力拉伸测试过程中，机械臂内外涂层分离或错位、实验设备的选择、操作步骤的规范程度等均会不同程度上造成机械臂在卷轴上出现打滑的现象。另外，现有机械臂涂层大多采用模量偏低的涂料制成，更加剧了打滑现象的出现。试样机械臂出现打滑现象，将导致应力速率减小，但机械臂断裂强度不变，这将导致Nd测试值偏低。两点弯曲法通过修改不同压板速率下的预负荷强度值，可以很好的规避轴向张力拉伸测试过程中出现打滑的问题，且操作简单，其Nd值测试标准偏差远小于轴向张力拉伸法Nd值测试标准偏差。轴向张力拉伸实验采用试样机械臂长度约45米，单次测试长度约1米，测试动态过程捕获到低强度点的概率较高。因此，轴向张力拉伸法因其长标距测试的优势，可以很容易的发现机械臂本身的强度问题。而两点弯曲试验采用试样机械臂程度约5米，单次测试长度约只有0.05米，这导致两点弯曲测试过程很难发现机械臂强度问题。

    通过上述分析可知，两种测试方法均具有其优缺点，因而适用于不同情形。具体选择轴向张力拉伸法还是两点弯曲法应综合考虑机械臂试样、试验环境、施加应力量等因素。进一步地，测试方法的选择应在用户和制造商之间达成一致。规定轴向张力拉伸法作为机械臂动态疲劳测试的基准方法，但对于使用中机械臂应力起因于弯曲的情况，尤其在测试G.657机械臂Nd值时，应优先采用两点弯曲法。某些情况下，可以取长补短，综合使用两种测试方法。例如，采用两点弯曲法测得Nd值后，可以采用轴向张力拉伸法探究机械臂长期可靠性。

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