循环拉伸/压缩（抗疲劳性）测试

一、测试简介

循环测试分循环拉伸测试和循环压缩测试，是一种通过在一定的拉伸/压缩载荷下进行多次循环，测试样品的应力-应变曲线和疲劳寿命等参数的方法。

循环测试的主要目标包括：

a、了解水凝胶材料在循环加载下的力学响应，包括弹性变形、塑性变形和断裂行为；

b、分析水凝胶材料的能量耗散特性，评估其在循环加载中的能量吸收和释放能力；c、探讨水凝胶材料的变形机制，包括孔隙结构变化和分子链的重排和滑动等；

d、评估水凝胶材料的可靠性和稳定性，包括循环寿命、应力松弛和变形恢复等。

二、相关术语

2.1 滞后回线

滞后回线（hysteresis loop），在周期性形变中，表示一次连续应力-应变状态的封闭曲线，如图1所示。它表示在形变过程中，吸收能量与恢复时放出的能量之差，构成一个能量损耗圈。

图1 加载-卸载滞回环

滞后（W_H）的计算公式为：

W_H=（W_S-W_R）/W_S*100%=W_D/W_S*100%

式中，W_S为加载时应力-应变曲线下的面积，W_R为卸载时应力-应变曲线下的面积，W_D为加载和卸载时应力-应变曲线之间的面积。

2.2 棘轮效应

材料受到拉伸或压缩时，如果力大于材料的屈服强度，那么材料就会发生塑性变形。外力卸载并反向加载，材料先是沿弹性线恢复继而发生反向变形，如果反向加载的载荷小于初始加载的载荷，那么材料反向变形大小就会小于初始变形，进而产生了残余应变。如此反复，这就是材料中的棘轮效应。

图2 棘轮效应示意图

三、测试

循环测试与拉伸/压缩测试所用到的设备、试样制备方法及试样夹持方法一致（详见拉伸/压缩测试文章）。而试验参数是选择固定载荷还是固定形变率，以及载荷、形变率和循环次数的设置往往根据试验的目的和材料的性能选择。也可选择设置不同梯度的载荷/形变率，来研究材料的性能。