一次疲劳试验动辄几百万、上千万次循环，设备要连续运行几天甚至几周。按出力方式，疲劳试验设备大致分四类。它们产生力的方式不同，长期运行时最容易出问题的地方也不同。
下面从结构、长期运行和动态能力三个方面，看看四种出力原理各自的特点和代价。
一、力是怎么产生的
机械传动：电机通过丝杠、齿轮或偏心轮，把转动变成往复运动。结构直观，成本低。代价是传动件有磨损，还存在反向间隙（运动换向时那一小段空行程），长期高频运行后精度会慢慢下降。
流体介质：以电液伺服为代表，液压泵站提供高压油，伺服阀控制油缸往复运动。载荷和行程都容易做大。代价是要配泵站、冷却系统，还要管理液压油。
共振：让试样和机械系统在固有频率附近振动，用较小的激励得到较大的交变力。效率高，频率也高。代价是工作频率由系统刚度决定，不能随意设定，波形基本只有正弦。
电磁力直驱：电磁力直接推动作动杆，中间没有丝杠、齿轮或油路。频率和波形可以自由设定，响应快。代价是载荷上限受电机出力限制，主要覆盖中小载荷；长时间高负荷运行时，要关注电机温升。
二、长期运行时，各自的薄弱环节
同样连续跑一千万次，四种设备容易出问题的地方并不一样：
- 机械传动的风险在传动件。丝杠、轴承、凸轮磨损后，会逐渐变成间隙和噪声。
- 电液伺服的风险在油液系统。油温、油液清洁度和密封件状态，都会影响伺服阀和油缸。
- 谐振式的风险在试样本身。试样一旦出现裂纹、刚度下降，工作频率就会跟着漂移。
- 电磁力直驱的风险在发热。电机散热和长时间连续运行时的温升，是主要的关注点。
了解这些薄弱环节，试验中途该看哪些地方、定期维护什么，就比较清楚了。
三、频率一提高，速度先成为瓶颈
不论哪种原理，都绕不开幅频特性：在给定配置下，设备在不同频率下能稳定跑出多大的振幅。它是动态测试的核心性能。
这里只说中频段。往复运动的峰值速度大约等于2π×频率×振幅。振幅±1.5 mm、频率30 Hz时，峰值速度约0.28 m/s；频率提高到60 Hz，速度也翻倍，约0.57 m/s（数值仅说明量级）。
作动器的速度有上限：电液伺服主要取决于伺服阀流量，电磁力直驱主要取决于电机和驱动器的电压余量。一旦碰到这个上限，频率再往上提，振幅就只能往下降。这也是为什么同一台设备，振幅越大，能跑的频率就越低。
四、不同试验，常用的原理也不同
- 载荷几十吨以上、行程长、多个通道协调加载：电液伺服用得最多。
- 金属试样、只跑正弦、需要较短时间内跑完上千万次：谐振式效率更高。
- 中小载荷，需要扫频、变波形或随机谱，或者实验室不方便放液压泵站：电磁力直驱比较常见。
- 简单的耐久验证：机械传动台架仍在使用。
五、总结
四种出力原理没有绝对的高低，区别在于各自擅长的载荷、频率和波形范围不一样，长期运行时需要盯住的薄弱环节也不一样。弄清楚力是怎么产生的、频率提高后先卡在哪里，就能判断一项试验更适合用哪一类设备。
