《金屬材料 十字形面內(nèi)雙軸疲勞試驗(yàn)方法》發(fā)布

　　【儀表網(wǎng) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)】近日，天津大學(xué)、上海華龍測試儀器有限公司、力試(上海)科學(xué)儀器有限公司、凱爾測控技術(shù)(天津)有限公司、華東理工大學(xué)、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院等單位發(fā)布了《T/CSTM 00831—2023 金屬材料 十字形面內(nèi)雙軸疲勞試驗(yàn)方法》，實(shí)施日期2023年10月21日。
 

　　金屬板材在實(shí)際服役條件下會受到平面多軸疲勞載荷的作用，在多軸載荷的作用下金屬板材常產(chǎn)生非比例附加強(qiáng)化效應(yīng)并導(dǎo)致疲勞壽命縮短。由于單軸試驗(yàn)簡單且成本低，目前對工程構(gòu)件的疲勞壽命評價(jià)大多基于單軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是將材料特性的評估局限于單軸測試可能會導(dǎo)致對工程結(jié)構(gòu)中材料行為的描述出現(xiàn)偏差。因此在一些工業(yè)領(lǐng)域(如核電、航空、化工等)，研究金屬板材的多軸疲勞性能對工程技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用十分重要。
 

　　十字形面內(nèi)雙軸疲勞試驗(yàn)具有應(yīng)變場均勻可測，不同加載軸之間的應(yīng)力比、應(yīng)變率、相位差等參量均易于控制調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，已成為研究金屬平板多軸力學(xué)性能的一種常用方法，被廣泛用于平面雙軸載荷下平板材料的低周、高周疲勞試驗(yàn)。
 

　　本文件參照 GB/T 1.1—2020 《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第 1 部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》，GB/T 20001.4《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則 第 4 部分：試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定起草。
 

　　本文件規(guī)定了金屬材料十字形面內(nèi)雙軸疲勞試驗(yàn)方法的術(shù)語和定義、符號和說明、試驗(yàn)原理、試驗(yàn)設(shè)備、試樣、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)結(jié)果表達(dá)及試驗(yàn)報(bào)告等。
 

　　本文件適用于金屬材料在室溫或高溫下采用十字形試樣在各加載軸施加幅值恒定的加載波形，以實(shí)現(xiàn)比例或非比例加載路徑以及路徑變換的雙軸疲勞試驗(yàn)。
 

　　試驗(yàn)原理：
 

　　在室溫或高溫環(huán)境下，采用應(yīng)力或應(yīng)變控制方式對十字形試樣的兩組拉伸臂分別施加相同或不同的加載波形，測定十字形試樣測量區(qū)域的多軸比例或非比例疲勞性能。
 

　　儀器和設(shè)備：
 

　　1.一般要求
 

　　十字形面內(nèi)雙軸疲勞試驗(yàn)設(shè)備一般包括雙軸疲勞試驗(yàn)機(jī)、接觸式或非接觸式的應(yīng)變測量系統(tǒng)、加熱和溫度測量系統(tǒng)。
 

　　2.試驗(yàn)機(jī)
 

　　2.1 十字形面內(nèi)雙軸疲勞試驗(yàn)采用的雙軸疲勞試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合 GB/Z 40387 的要求。可以是電液伺服式或電機(jī)驅(qū)動式，試驗(yàn)機(jī)的形式可參見附錄 A。雙軸疲勞試驗(yàn)機(jī)具有兩個相互垂直的加載軸，在任意軸向上夾持傳統(tǒng)單軸啞鈴形平板試樣進(jìn)行單軸疲勞試驗(yàn)，或在兩軸向上夾持十字形試樣進(jìn)行雙軸疲勞試驗(yàn)。在加載過程中試驗(yàn)機(jī)應(yīng)保證對稱加載，從而保證被加載試件的中心位置不變。
 

　　2.2 雙軸疲勞試驗(yàn)機(jī)的每個加載軸都應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)變或應(yīng)力控制下的閉環(huán)控制，執(zhí)行正弦波、三角波或梯形波等加載波形的循環(huán)試驗(yàn)，如圖 1 所示。當(dāng)兩軸向加載頻率相同時(shí)，通過調(diào)整兩軸向上的加載波形和相位差，可以實(shí)現(xiàn)比例加載與非比例加載。各軸向的位移控制精度不低于±0.1%，最高動態(tài)頻率不低于 10 Hz，控制器的閉環(huán)控制頻率不低于 10 kHz。
 

　　2.3 測力系統(tǒng)
 

　　測力系統(tǒng)在雙軸疲勞試驗(yàn)中應(yīng)具有足夠大的平面內(nèi)和平面外剛度。載荷傳感器精度應(yīng)不低于量程的±1%，精度范圍宜在量程的 1%～100%內(nèi)，且最大測量范圍應(yīng)滿足試驗(yàn)需要。
 

　　試驗(yàn)環(huán)境：
 

　　十字形面內(nèi)雙軸疲勞試驗(yàn)的環(huán)境應(yīng)符合以下條件：
 

　　a) 試驗(yàn)裝置受到的外部機(jī)械擾動不能對加載及應(yīng)變采集產(chǎn)生影響；
 

　　b) 試驗(yàn)環(huán)境封閉，不受自然風(fēng)的影響；
 

　　c) 沒有能夠影響試驗(yàn)機(jī)控制和數(shù)據(jù)采集的外部電磁干擾；
 

　　d) 大氣中沒有化學(xué)和粉塵污染；
 

　　e) 室溫環(huán)境的溫度要求參見 GB/T 40410 的規(guī)定；
 

　　f) 高溫試驗(yàn)的溫度一般不超過 800℃。
 

　　檢查和校準(zhǔn)：
 

　　試驗(yàn)前應(yīng)對傳感器及其附屬電子元件進(jìn)行校準(zhǔn)，并應(yīng)符合以下要求：
 

　　a) 測力系統(tǒng)按照 GB/T 16825.1、GB/T 25917.1 或 JJG 556 進(jìn)行校準(zhǔn)；
 

　　b) 非接觸視頻應(yīng)變傳感器按照 GB/T 12160 進(jìn)行校準(zhǔn)；
 

　　c) 電阻應(yīng)變計(jì)可以通過調(diào)整控制器的放大系數(shù)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)試樣的應(yīng)變讀數(shù)來進(jìn)行校準(zhǔn)。
 

　　d) 高溫試驗(yàn)還應(yīng)對熱電偶或測溫儀等溫度傳感器進(jìn)行檢查，其中熱電偶按照 JJG 141 或 JJF 1637進(jìn)行校準(zhǔn)。
 

　　詳情請見附件。