试验研究是微动疲劳损伤研究中最重要的研究手段。随着技术的进步和研究的不断深入，微动疲劳损伤试验从简单的工业微动破坏现象观察、单一试验参数影响向破坏机理试验分析、综合机械材料参数影响等方向发展。微动疲劳试验有多种方式，其中的差异主要集中在压头的形状上。压头的形状有很多种，不同压头会导致不同的应力分布。现阶段最常用的压头有桥式压头、圆柱式压头和球形压头等。
桥式压头被最早用于微动疲劳损伤的研究，该压头通过法向载荷P被压在试件的一侧，通过加载在试件上的循环应力σ实现压头和试件间的微动作用，如图1.18（a）所示。该方法的主要优点是无论弯曲工况还是拉压工况都可以使用普通疲劳的标准试件；其缺点是压头和试件间的接触状态很难描述，尤其是当桥式压头发生了弯曲之后。另外，即使是在对称的边界条件下，桥式压头的触角的状态也不是完全一致的，因此一个触角会首先发生滑动，这就意味着试验过程中的滑移区域无法控制。
圆柱式压头和球形压头在现阶段的微动疲劳试验中应用较为普遍，图1.18（b）为球形压头，图1.18（c）为圆柱式压头。该类型试验与采用桥式压头的微动疲劳试验相比具有很多优点：①试验过程中的接触力可以通过经典的弹性接触理论计算获得；②试验参数包括接触面法向载荷、切向力分布及试件远端所施加的循环应力均能够实现稳定的测量和控制。该试验方法是由Nishioka和Hirakawa首先提出的，一经提出就得到广泛认可。Bramhall和Hills等，以及Szolwinski和Farris等均在微动疲劳的研究过程中采用该方法进行了试验。但是该方法也存在着一定的局限性，一方面由于试验过程中接触面的法向载荷是固定的，因此无法进行周期性法向载荷的试验；另一方面，试验过程中微动与试件所承受的循环应力是同步的，使得该类型试验受到限制。Fellows和Hills以及Lee和Mall在上述试验的基础上通过使用两个独立的激励控制系统分别对接触面施加法向和切向载荷的方式，实现了微动面法向载荷和微动幅值的独立控制及法向周期性载荷的施加。双激励试验系统能够实现各种复杂边界条件下材料标准试件的微动疲劳损伤试验。
图1.18 材料微动疲劳试验典型方案及发动机典型微动面受力示意图
（a）桥式压头方案；（b）球形压头方案；（c）圆柱式压头方案(www.xing528.com)
此外，还有一些针对特定机械结构的专用微动疲劳试验系统，如针对航空发动机叶片的燕尾榫结构微动疲劳损伤问题的试验系统、针对钢丝绳及输电线缆的微动疲劳试验系统等。
另外，由于研究侧重点的不同，微动疲劳与微动磨损的试验原理有所不同。两者的主要区别为是否给试件施加交变的远端载荷。因此，两种试验装置的结构和控制参量也有所不同。微动疲劳和微动磨损的典型试验系统如图1.19所示。在微动疲劳试验中，试件一端固定，在另一端加载，试验控制参量为法向载荷与远端交变载荷；而在微动磨损试验中，试件两端均不固定，试验控制参量为试件位移与法向载荷。
图1.19 微动疲劳与微动磨损的典型试验系统
（a）微动疲劳试验；（b）微动磨损试验
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