金屬材料 疲勞試驗(yàn) 軸向平面彎曲方法 編制說明

為浙江省特種設(shè)備科學(xué)研究院、鋼研納克檢測起草（草案、調(diào)研)階段：計(jì)劃下達(dá)后，2024年1月全國鋼標(biāo)委力學(xué)及工方法分技術(shù)委員會組織各起草單位成立了起草長單位，負(fù)責(zé)主要起草工作。工作組對國內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展情況進(jìn)行了全面調(diào)研，深入研究了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO22407-2021《Metallicmaterials-Fatiguetesting-Axialplanebendingmethod》，同時(shí)廣泛收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)外技術(shù)資料，進(jìn)行了大量的研究分析、資料查證進(jìn)行全面總結(jié)和歸納，于2024年3月完成《金屬材料疲勞試驗(yàn)軸向平面彎曲方法》標(biāo)準(zhǔn)草案初稿編制，并在起草單位內(nèi)部匯總驗(yàn)證試驗(yàn)的相本標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO22407-2021《Metallicmaterials-Fatiguetesting-Axialplanebendingmethod》。在起草過程中主要按照GB/T1.1-2020《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》和GB/T1.2-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第2部分：以ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)化文件為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化文件起草規(guī)則》的要求編寫。慮檢測機(jī)構(gòu)的能力和用戶的需求，尋求最大的經(jīng)濟(jì)應(yīng)力均勻性檢查、試驗(yàn)程序、疲勞試驗(yàn)結(jié)果說明、試驗(yàn)斜切橫截面試樣進(jìn)行測試，不涉及任何產(chǎn)品構(gòu)件和《電子式萬能試驗(yàn)機(jī)》代替ASTME2309/E2309M《材料試驗(yàn)機(jī)中使用的位移測量系統(tǒng)和裝置驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程》，參考使用JJG475有關(guān)橫梁位移校準(zhǔn)部分內(nèi)容，對位移測量試驗(yàn)一直持續(xù)到試樣失效或者直到達(dá)到一個(gè)預(yù)先設(shè)介紹了本文件規(guī)定的試驗(yàn)前供需雙方需達(dá)成試樣的形狀對試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，件推薦采用經(jīng)過完全機(jī)械加工且具有均勻厚度矩形拐角處萌生，可以在每個(gè)拐角上加工一個(gè)圓角或者實(shí)際應(yīng)用時(shí)的表面條件時(shí)，應(yīng)保證具有最大應(yīng)力試樣的尺寸對試驗(yàn)結(jié)果的有效性至關(guān)重要，樣厚度與內(nèi)外輥受力點(diǎn)間距的比值應(yīng)小于0.5。本文件考慮到由于試樣的彎曲會導(dǎo)致加載時(shí)試樣上輥接觸點(diǎn)之間的距離發(fā)生變化，因此給出以減小誤差。此外，本文件還提供了在試驗(yàn)過程中夾具試樣的制備對試驗(yàn)結(jié)果具有重大的影響，因小這些因素的影響。另外，從半成品或者構(gòu)件的中所獲得的結(jié)果產(chǎn)生重大影響。因此本文件建議取樣時(shí)有必要了解取樣部位的全部信息，），試驗(yàn)裝置是保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性的試驗(yàn)機(jī)應(yīng)有較好的側(cè)向剛度和同軸度。應(yīng)定期檢查試驗(yàn)機(jī)E2309《材料試驗(yàn)機(jī)中使用的位移測量系統(tǒng)和裝置驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程》測儀器、防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的量程、精度及校準(zhǔn)度輥的直徑通常具有相同的值，輥的相對位置（平行）應(yīng)圖1測試裝置示意圖應(yīng)力不均勻通常是由機(jī)器不對中或系統(tǒng)幾何推薦應(yīng)力均勻性應(yīng)在每一系列試驗(yàn)之前或在力系均勻性的裝置的幾何形狀和材料應(yīng)盡可能接近測圖2用于應(yīng)力檢測試樣及應(yīng)變片位置示意圖調(diào)節(jié)設(shè)備上，讓系統(tǒng)在通電狀態(tài)下至少穩(wěn)定30分鐘；其次，在試驗(yàn)系統(tǒng)中安裝均勻性裝置，使應(yīng)變片和鄰近輥之間的距離約為0.25d1；接著，將應(yīng)變片個(gè)力增量直至疲勞試驗(yàn)的最大預(yù)期力，并記錄應(yīng)變片的相應(yīng)載荷應(yīng)力均勻性的5個(gè)測量值計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差值。為保證良好的重復(fù)性，標(biāo)準(zhǔn)偏差為了保證輥的平行度和位置，本文件推薦在特定應(yīng)注意確保每個(gè)測試試樣在縱向和橫向上對在高頻率時(shí)，試樣會產(chǎn)生較大熱量，從而影響試驗(yàn)程序應(yīng)確保一組試樣中每個(gè)試樣達(dá)到目可能短，不應(yīng)超過試樣疲勞壽命的1%。對于力控制試驗(yàn)，平均力和力值范圍應(yīng)該保持在試驗(yàn)通常在室溫（10℃~35℃)下進(jìn)行。在試驗(yàn)過程中，應(yīng)記錄每天的最大和最小空勞裂紋的出現(xiàn)、試樣的塑性變形或者裂紋的擴(kuò)試驗(yàn)結(jié)束且被測試樣失效后，需要對試樣進(jìn)息、影響試驗(yàn)測試的參數(shù)（控制參數(shù)、試驗(yàn)頻率選用了一臺型號為MTS-Landmark370.10的電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)，開展了Cr12模具鋼在不同載荷水平下的應(yīng)力均勻性檢測，以及具有不同截面形狀的Cr12模具鋼在不同厚度及試驗(yàn)材料為Cr12模具鋼，試樣的詳細(xì)形狀和尺寸如圖3所示，該試樣為圓角矩形截糙度Ra小于0.2μm。為了保證輥的平行度和位置，在試樣上加工出與輥位置相對應(yīng)的V圖3平面彎曲疲勞試樣形狀和尺寸圖（單位：mm）4為試驗(yàn)的測試裝置實(shí)物圖，如圖4所示，在安裝夾具和試樣的過程中，應(yīng)使輥正好卡在圖4測試裝置實(shí)物圖圖5應(yīng)力均勻性檢測裝置實(shí)物圖采用DHDAS動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)校對應(yīng)變片編號，如圖6所示，使系統(tǒng)中通道顏圖6應(yīng)變片信號采集分析系統(tǒng)界面試驗(yàn)在室溫空氣介質(zhì)中進(jìn)行，試驗(yàn)均采用力表1不同載荷水平試驗(yàn)的應(yīng)力均勻性分布與全局應(yīng)力均勻性試驗(yàn)序號123456789峰值載荷（kN）-0.5谷值載荷（kN）-2.0-4.0-6.0-8.0-10.0-12.0-14.0-16.0-18.0-20.0載荷比RF48202428323640應(yīng)力均勻性i0.710.430.660.460.500.600.530.680.560.49全局應(yīng)力均勻性imax0.71即峰值載荷為-0.5kN，谷值載荷為-20kN，在此載荷水平下進(jìn)行5次重復(fù)試驗(yàn)，并測出5表2最大載荷應(yīng)力均勻性的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差值試驗(yàn)序號12345應(yīng)力均勻性i0.490.430.450.480.44平均值0.458標(biāo)準(zhǔn)偏差值0.026試驗(yàn)結(jié)論：本試驗(yàn)完整執(zhí)行本文件草案的規(guī)定程序，標(biāo)準(zhǔn)偏差值約為平均值的5%，3種不同厚度及多種載荷水平下的平面彎曲疲勞試驗(yàn)。斜切截面和矩形截面試樣的形狀和圖7斜切截面試樣的形狀和幾何尺寸圖（單位：mm）圖8矩形截面試樣的形狀和幾何尺寸圖（單位：mm）試驗(yàn)在室溫空氣介質(zhì)中進(jìn)行，試驗(yàn)均采用力表3Cr12模具鋼平面彎曲疲勞對比驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果試樣序號截面形狀載荷循環(huán)次數(shù)14斜切-0.2kN/-2kN24矩形-0.2kN/-2kN207334斜切-0.5kN/-5kN44矩形-0.5kN/-5kN56斜切-0.5kN/-5kN2000066矩形-0.5kN/-5kN2000076斜切-1kN/-10kN86矩形-1kN/-10kN39598斜切-1kN/-10kN200008矩形-1kN/-10kN200008斜切-2kN/-20kN60718矩形-2kN/-20kN13576圖9Cr12模