GBT26077-2010金属材料疲劳试验轴向应变控制方法.pdf 29页

'ICS77．040．10H22a亘中华人民共和国国家标准GB／T26077--2010金属材料疲劳试验轴向应变控制方法Metallicmaterials--Fatiguetesting--Axial—strain-controlledmethod2011—01—10发布(IS012106：2003，MOD)2011-10-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局碧肃中国国家标准化管理委员会及111 目次前言⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯··引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯·⋯⋯⋯·1范围⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯·2规范性引用文件·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯··3术语和定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4符号和说明⋯⋯··⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯5设备····⋯·⋯·⋯--·⋯···⋯⋯····⋯··⋯⋯·-··-·········-···⋯⋯⋯······．-6试样⋯······⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯-·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·····7试验程序·⋯⋯⋯·⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯····8数据处理⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯一-9试验报告⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯一附录A(资料性附录)对中检查方法实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯··⋯附录B(资料性附录)试验结果的绘图表述实例·⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯·⋯GB／T26077--2010ⅢⅣ，●●20，n¨"n毖 刖吾GB／T26077--2010本标准修改采用国际标准ISO12106：2003《金属材料疲劳试验轴向应变控制方法》(英文版)。本标准根据ISO12106：2003重新起草，根据我国的实际情况，本标准在采用国际标准时进行了修改和补充。这些技术性差异用垂直单线标识在它们所涉及的条款的页边空白处。本标准结构和技术内容与ISO12106：2003基本一致，根据我国情况在以下几方面进行了修改：——删去了国际标准的前言；——“本国际标准”一词改为“本标准”；——用小数点“．”代替作为小数点的“，”；——规范性引用文件中采用国家标准代替相应国际标准并新增加6项国家标准和检定规程；——增加部分试验术语的文字定义及解释；——更改对中检查的间隔周期；——表面粗糙度用Ra代替R；；——采用E+做为数据处理的推荐弹性模量。本标准的附录A和附录B是资料性附录。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国钢标准化技术委员会归口。本标准起草单位：钢铁研究总院、冶金工业信息标准研究院。本标准起草人：刘涛、高怡斐、董莉。Ⅲ GB／T26077--2010引言机械结构的设计应考虑疲劳载荷条件的影响。在某些工业领域(如核电、航空、机械工程)，研究材料在反复应变控制条件下(指低循环疲劳)出现循环塑性时的行为是必要的。为了明确不同试验室试验数据的可靠性和一致性，应对遵从本国家标准某些关键点的试验数据进行收集。本国家标准包括金属材料疲劳性能试验结果的产生及解释。Ⅳ 金属材料疲劳试验轴向应变控制方法GB／T26077--20101范围本标准规定了金属材料轴向应变控制疲劳试验的定义、符号、试验设备、试验程序、数据处理和试验报告。本标准适用于在恒温恒幅条件下应变控制且应变比R。=一1的单轴加载试样。本标准也可用于指导在其他条件下进行的疲劳试验。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB／T12160单轴试验用引伸计的标定(GB／T12160—2002，IsO9513：1999，IDT)GB／T16825．1静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与校准(GB／T16826．1—2008，ISO7500—1：2004，IDT)GB／T25917轴向加力疲劳试验机动态力校准JJG141工作用贵金属热电偶检定规程JJG351工作用廉金属热电偶检定规程JJG556轴向加力疲劳试验机检定规程JJG617数字温度指示调节议检定规程3术语和定义本标准采用下列术语和定义。3．1真应力turestress瞬时力除以标距内的瞬时横截面积。o=F／n或d—s(1+e)，式中s为工程应力F／A。，e为工程应变△L／L。。注：当真应变量小于10％时，真应力近似等于工程应力。3．2标距gaugelength引伸计测量点之间的距离。3．3真应变turestrain标距瞬时增量除以标距瞬时长度的积分值。e—f。挚或e一1n(1+。)，式中。为工程应变AL／L。，L为标距的瞬时长度。JL．L注：当真应变量小于10％时，真应变近似等于工程应变。3．4循环cycle应变一时间函数上周期重复的最小单元。 GB／T26077--20103．5最大值maximum变量在一个循环内的最大代数值。3．6最小值minimum变量在一个循环内的最小代数值。3．7平均值mean变量最大值与最小值代数和的一半。3．8范围range变量最大值与最小值的代数差。3．9幅值amplitude变量范围的一半。3．10疲劳寿命fatiguelifeⅣf达到失效的循环数N。注：在7．8中有对于失效判据定义的实例，所使用的失效判据应在报告中注明。3．11滞后洄线hysteresisloop在一个循环内应力一应变的封闭曲线。4符号和说明4．1～4．3给出了本标准使用的符号和相应的说明。4．1试样见表1。表1与试样相关的符号及说明试样类型符号说明单位Lo原始标距L瞬时标距Ao原始横截面积mT—通用A瞬时横截面积(A—A。Lo／L)mm2Af失效处的最小横截面积ram2过渡弧半径(从试样平行工作部分到夹持端)Lt试样的总长d平行工作部分截面直径圆柱形D试样夹持端直径L，试样截面减小区域长度B截面宽度板形厚度W夹持端宽度 4．2疲劳试验4．2．1符号E——弹性模量(GPa)；Et——峰值拉伸应力后的卸载模量(见图1)(GPa)}E。——峰值压缩应力后的卸载模量(觅图1)(GPa)；E’——达到稳定循环或半寿命循环时Et与Ec的平均值Nt——到达失效时的循环数；T，——到达失效时的总时间(s)}d——真应力(MPa)；￡——真应变；△——参量的变化范围；R一——o．2％规定塑性延伸强度；R口——表面粗糙度(pm)；R。——应力比(R。一d一／％。)；R。——应变比(R=￡～，￡。。)；÷——应变速率(s_1)。口／≯／r／_e、／4．2．2下标注t——总的；p——塑性的；e——弹性的；a——幅值；m——平均值；1／4——与前1／4循环相关的min——最小值；max——最大值。4．3结果的表述见表2。图1应力一应变滞后迢线GB／T26077--2010 GB／T26077--2010表2结果表述的符号及名称符号名称单位a；循环屈服强度‘MPa拉伸应变硬化指数循环应变硬化指数K强度系数MPaK’循环强度系数MPad：疲劳强度系数MPa6疲劳强度指数e；疲劳延性系数疲劳延性指数8通常采用0．2“偏置。5设备5．1试验机5．1．1概述拉一压疲劳试验机应能够平稳启动，且当试验力过零时试样不能发生过冲。当横梁处于工作位置时试验机应有足够的侧向刚性及对中。整个机械加载系统(包括力传感器、夹具和试样)应具有足够的侧向刚性，当按照指定的波形进行试验时试验机应能够进行应变控翩且能够测量力值。试验机可以是液压伺服式或电子机械式。5．1．2力传感器力传感器应适用于拉一压疲劳试验且具有足够的轴向和侧向刚性。其承载能力应能满足试验需要。从计算机自动采集系统或从其他非自动采集系统的输出设备记录的力值与真实力值之差应在允许的范围之内。力传感器的承载能力应足够覆盖试验时的力值变化范围，且测量准确度优于l％。力传感器应能够进行温度补偿漂移量不超过满量程的o．002％／。C。在高温或低温试验下，应对传感器采用适当的隔热或补偿装置以保证其测量准确度在规定范围内。5．1．3夹具夹具应能够将循环力平稳传递至试样纵轴线上。上下夹具问的距离应尽可能的靠近以避免侧向失稳。设备的几何尺寸应能够良好对中以满足5．1．4的要求。因此，应限制夹具组件的数量并尽可能减少机械配合面的数量。夹具应能保证试样在安装过程中的可重复性。夹具应具有确认试样对中用的表面以及保证在试验过程中能够平稳传递拉一压力的表面。其材料的选取应考虑试验温度范围的影响。5．1．4对中检查在刚性装夹系统中出现的不对中弯曲通常有以下一条或几条原因引起(见图2)：夹具的角度偏差、在理想刚性系统中加力装置(或夹具)的侧向偏差、在非刚性系统中试样链的装配偏差或作动器在轴承间的侧向间隙。应至少每半年对试验系统对中进行一次检查。在最大应变点处和最小应变点处弯曲应变应小于轴向应变的5％。图3所示为推荐的对中检查应变测量装置。除此之外还有其他能够达到测量对中目的的测量技术，详见附录A。5．2应变的测量应采用轴向引伸计测量试样上的应变。引伸计应适合长期测量动态应变量并最大限度的降低信号漂移、滑动和机械滞后。它应能直接测量试样上的轴向应变。A GB／T26077--2010应变测量系统包括引伸计及附属电子元件，引伸计应满足GB／T12160中规定的一级引伸计要求。引伸计与试样连接处的几何形状和压力应保证引伸计既不发生相对滑动又不会损伤试样。引伸计应能够避免由于热波动而引起的信号漂移。5．3加热设备及温度测量试样加热升温时应避免温度超过规定的试验温度。如果采用直接的感应加热，应将发生器的频率降到足够低以避免加热的“集肤效应”。加热应使整个试验过程中试样标距部分的温度梯度不大于3℃。考虑到系统的误差，试样温度与试验温度的偏差应不大于土5℃。通常采用热电偶或其他测温仪器对试样标距两端及中间各一点进行试样温度的测量。在不影响试验结果的前提下(例如应避免裂纹的萌生出现在热电偶与试样的连接点处)试样应与热电偶直接接触。固定热电偶的通常方法为捆绑、压力或点焊。应保证至少有一个独立于控制通道的传感器用于测量试验温度。Ll——一——丘-。一I"--_——。。～a)角度偏差』-L_J』L厂●]卜一b)侧向偏差c)在非刚性暮统中试样链的偏差图2由于疲劳试验系统中不对中引起的机械弯曲 GB／T26077--2010、|，I口】Ir-1卜Iu】【口／。k平面B弯曲X-X：警×1。o％一A*x⋯I。A1弯曲y_y：≥i莘≥×100％一A*y⋯3。^4平面A的弯曲：／(A*x)2+(A-，)2