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GB／T 26077-2021 金属材料 疲劳试验 轴向应变控制方法.pdfGB/T260772021
与试样相关的符号及说明见表1
表1与试样相关的符号及说明
【书签版】GB50028-2006（2020年版）：城镇燃气设计规范.pdf与试验相关的下标注及其含义见表3
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疲劳试验结果表述的符号和说明见表4
应定期对试验机及其控制系统和测量系统进行检查。 尤其是每个传感器及其附属电子元件应作为一个系统进行检查： 力值测量系统应按照GB/T16825.1、GB/T25917.1及JJG556进行校准； 应变测量系统应按照GB/T12160进行校准： 温度测量仪表应按照JJG617进行校准； 一热电偶应按照JJF1637或JJG141进行校准。 在一组试验开始前建议检查引伸计的标距，力传感器和引伸计的校准状态，并检查热电偶或测温仪 的校准文件
6.1.1圆形横截面试样（圆形试样）
试验中试样的标距部分宜代表所研究的材料体积单元，试样的儿何形状不应影响试验结果。 试样的几何尺寸应满足以下条件： 一标距部分内圆柱直径一致； 尽量降低发生压缩失稳的风险，从而避免在圆弧过渡部分发生失效； 使应变水平均匀分布在整个标距范围内； 一避免引伸计在测量应变时的信号干扰和滑动。 试样的平行段的长度应大于引伸计的标距，且为了降低在试样标距外发生失效的风险，平行段长度 宜不超过L。十（d/2）。 在平行长度的过渡半径处或标距其他地方不应出现由于加工造成的过切。该特征可用光学比较器 以合适的放大倍数（即大约10倍～25倍）进行检查，以确保不存在过切。 考虑到以上要求，根据大量试验室的研究经验以及对各种不同试样的计算结果，推荐使用表5给出 的圆形试样的几何尺寸（见图3）
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低循环疲劳试验旨在表征材料的固有特性，按照以下建议进行试样的制备是非常重要的。如果试 验的目的是考察某些特殊因素（如表面热处理、氧化等)的影响可以不遵从以下的建议。在任何情况下， 任何偏离均应在试验报告中加以注明
如果试验材料需要热处理，则宜在加工试样之前进行。机加工可能使试样表面产生残余应力从而 影响试验结果。这一应力是由加工阶段产生的热梯度引起的，并与材料的变形或显微组织的改变有关。 寸于高温试验，残余应力对试验结果的影响是不明显的，这是因为在保温过程中释放了部分甚至全部的 我余应力。选用适当的精加工工艺可以减小试样的残余应力。对于硬质材料，应优先考虑磨削。 磨削：与成品尺寸相差0.1mm内采用，进刀量不超过0.005mm/次； 抛光：与成品尺寸相差0.025mm内使用粒度逐渐减小的砂纸完成抛光，建议在最终阶段对试样采 文纵向抛光。 注1：材料显微组织的变化：这一现象是由加工过程中的温度升高以及应变硬化引起的，它也是引起相变、表面再结 晶的原因。 其直接影响就是使试验结果无效，因为测试材料已经不是其原始状态了，宜注意防范。 注2：污染物介入：某些元素或化合物可能会劣化某种材料的机械性能，例如存在于钢或钛合金中的氯。因此在加 工过程中宜避免这些元素的使用（特别是在切削乳化液中）。在试样前期保存的清洁及去油过程也宜注意上 述问题。 采用的加工工艺宜有可追溯性，并随后记录在试验报告中。此外，还宜谨慎地指出每个试样的位 置、方向，宜使用除棒料或圆棒以外的起始形状作为试验材料。例如，锻造、铸造或增材制造的产品，其 中上述变量会影响疲劳响应。GB/T2975规定了ISO6929中规定的钢型材、棒材、扁材和管材力学性 试验用试样和试件的标识、位置和制备要求。此外，GB/T20832规定了与产品特性相关的试样 油线。
从半成品或部件中取样的试验材料可能会对试验过程中所得结果的解释产生重大影响。因此记录 试样取样部位的详细信息是必要的。 应在试验报告上附上清晰的取样图，取样图应包括： 每件试样的取样部位； 半成品的加工方向（如轧制方向、挤压方向等）； 每件试样的标记。 在试样加工过程中试样应有唯一的编号。可以用任何标记方法在试样上不会被加工掉的区域进行 标记.标记宜不影响试验质量
6.2.4试样的表面状态
试样的表面状态会对试验结果产生影响。影响通常 试样的表面粗糙度； 残余应力； 材料显微组织的变化； 污染物的介人。 遵从以下建议可将上述因素的影响降至最低
很大程度上与试验条件有关，试样的表面腐蚀或塑性变形会降低其影响。 试样的平均表面粗糙度宜小于0.2um（或其他参量的等效数值）。 另一个不同于平均表面粗糙度的重要参量是存在于局部的机械划痕。对于圆形试样加工的最后工 予通常是去除所有由车床造成的沿圆周方向的划伤。宜在磨削之后对试样进行纵向抛光。在低倍（约 20倍）下检查试样，不应有沿圆周方向的划痕和明显的加工痕迹。 如果在试样表面加工完成后进行热处理，则推荐在热处理后对试样表面进行抛光。如果不能抛光， 则宜在真空环境或情性气体保护条件下进行热处理，以避免试样发生氧化。建议去除试样的残余应力 热处理应不改变被研究材料的显微组织。热处理及机加工的细节应在试验报告中注明
试样制备好后，应保存以防止任何损伤（接触刮伤或氧化等）。建议采用单独的盒子或带封头的管 呆存试样。在某些情况下，应将试样存放在真空瓶或者放有硅胶的干燥器中。 应尽量减少对试样的运输。 在对试样进行标记时应特别注意。推荐在试样的两端标记试样，这样当试样断裂后半件试样也可 以被识别出来
试验过程中，伺服控制的应变峰值应不超过设定值的土1%。 在长寿命疲劳（即，名义循环塑性可忽略不计，例如，大约10°～10°个周次）的应变控制试验中，为 了缩短试验时间，可转换试验控制模式，在更高的频率下进行力控制疲劳试验。在应变控制中开始的疲 劳试验可获得稳定的应力应变响应，在这种情况下，循环塑性较小可忽略。在这种情况下，可将试验控 制模式切换到力控制模式，并且应谨慎增加试验频率，以免因滞后效应而导致试样温度升高。在转换试 验控制模式时，宜随时监测应变并在力控制模式下进行调整，以保证在最大应变和最小应变范围内应变 考GB/T3075以获得更多的信息。 的指示峰值应保持在设定值的士1%以内
试样在安装时应尽量避免产生预应变。对于先前对好中的试验系统，建议采用位移控制，将试样的 14
点)时引伸计的热应变对材料的平均热膨胀系数进行测量。这一系数的测量值与预期值的偏离宜不超 过±5%。 通常引伸计的安装是在室温条件下进行的，当到达试验温度时对其示值调零。在这种情况下，在高 温试验中应对应变值的测量进行修正，因为引伸计的标距已经因为热膨胀而发生了改变。因此，在预试 验修正时至少应对标距的热膨胀值进行记录。对于自动系统应使用修正后的标距长度用于在线控制及 数据采集。 对于某些系统，特别是试验温度超过1000℃时，可能在试样处于热状态时安装引伸计，在这种情 况下，不可能测量热膨胀系数。此时应通过可靠的方法测量实际的标距。 如果在高温下进行疲劳试验，建议： a）在室温下预压试样，预压量等于金属线膨胀系数与室温与试验温度之差的乘积（即α△T）； b）在试验温度下确定标距长度； C）将引伸计归零，并在试验程序内补偿至试验温度下新建立的标距长度
对于明确的试验程序，选择前四分之一循环的方向是必要的。通常选择拉伸应力；对于感应加热的 低循环疲劳试验，由于热感应的作用在前四分之一循环的方向是压应力。 在应变控制的试验中，通常的程序是在升温和弹性模量检查后将控制方式由力值转为应变。试验 机应在没有过冲的情况（即超过要求的应变水平的额外应变）下完成这一转换。过冲会对后续的试验产 生影响。 试验开始时的实际应变半幅值与控制应变半幅值的差值应不超过控制应变半幅值的5%。为了达 到7.2规定的应变水平，应对应变量进行调整，整个调整过程应在前10个循环或失效循环数的1%（取 其小者）内完成。 对由于疏忽或者其他意外引起的试验中止，在恢复试验之前应确认： 一停止过程中并未损坏试样（即弯曲）； 一引伸计未发生滑动； 一意外停止前应力是连续的； 模量与意外停止前相同； 一应变限值与意外停止前相同。 可以通过分析试验数据对以上情况进行确认。上述情况下允许在保证没有过冲的条件下恢复 试验。
推荐试样数量至少为8件；得到的应变幅一循环次数曲线横坐标最少宜覆盖三个数量级。
9.2.2疲劳寿命的测定（见7.9）
N:由7.9a)～c)给出
表8低循环疲劳试验疲劳寿命
/2=Ae./2+Ae./2
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端变疲劳数据的分析在本文 因为没有普遍接受的方法。一般而言，分析方法反 模拟的具体需要
试验报告应包括试验目的、材料信息、试验方法、试验条件、试验结果以及在试验过程中出现的任何 早常或中断。 这些信息包括10.2~10.8所示内容
材料的报告内容包括： 牌号； 化学成分； 名称； 热处理制度； 显微组织/硬度； 在试验温度下的力学性能
试样图包括： 取样位置及方向； 最终加工状态及表面粗糙度Ra。
试验设备的报告内容包括：
机架承载能力：士kN 校准：kN； 作动器类型（液压、电子机械等）； 作动器的承载能力：士kN； 控制类型（模拟、数字、混合）。 注：混合控制器具有模拟的伺服环及数字的操作界面。 力值链的报告内容包括： 夹具类型（手动或液压预紧、描述或图片）； 在试验力下确认对中及弯曲等级的方法； 加热系统的报告内容包括： 高温炉类型（电阻、辐射、感应等）： 在试样标距部分的轴向温度梯度预期值：℃； 试验温度及其波动范围：℃土℃； 热电偶类型； 升温时间、保温时间及试验时间。 引伸计的报告内容包括： 使用的描述（图表或图片）； 标距：mm； 量程范围：±mm； 校准程序及结果； 最近一次校准数据：
试验条件的报告内容包括： 轴向应变范围： 应变比R。（=emin/emax)： 波形： 应变速率或频率： 前1/4循环方向（拉伸或压缩）； 细说明停留时间和所采用的控制策略。 7试验结里表述
DB14／T 2162-2020 高速公路匝道入口治超检测系统建设指南.pdf试验条件的报告内容包括： 轴向应变范围： 应变比R。（=emin/emx）： 波形： 应变速率或频率： 前1/4循环方向（拉伸或压缩）； 细说明停留时间和所采用的控制策略
10.7.1单根试样试验结果表述（见8.2.2）
对于单根试验： 应变量的数据表（最大、最小、幅值），真应力（最大、最小、幅值)以及根据表9得到的塑性应变 与循环次数的关系； 在半对数坐标和线性坐标下拉伸及压缩应力与循环次数的关系曲线； 在试验开始阶段、接近中值寿命以及失效阶段的滞后回线。 注：通常使用半对数坐标
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A.1.1评估测量不确定度是非常可取的，但不是本文件的强制性要求。 A.1.2ISO/IEC17025要求所有校准和检测实验室提供不确定度估计值或估算与其测试结果相关的 不确定度的程序。客户也可能要求测量不确定度的信息，或者检测实验室本身可能希望更好地了解测 式程序的哪些方面对试验结果的影响最大，以便对这些方面进行更密切的监控或改进。 A.1.3如果有可用信息，宜根据GUM估计不确定度。所有使用的术语宜符合GUM和VIM。 1.1.4测量不确定度定义为“非负参数，根据所使用的信息，表征被测量物的量值的分散性”。 A.1.5根据GUM，测量不确定度通常包括许多分量。其中一些可通过一系列测量的数值的统计分布 对测量不确定度进行A类评估，并可通过标准偏差进行表征。所有分量，可通过测量不确定度的B类 平定进行评定，也可通过标准偏差进行表征，并根据其他信息从概率密度函数进行评定。 对于给定的一组信息，宜了解测量不确定度与归因于被测对象的规定量值相关。对该量值的修改 很可能导致相关不确定度的修改
A.2轴向应力（或应变）控制试验的不确定度评估指南
A.2.1建议识别、排列和列出所有对报告的疲劳寿命N、结果的不确定度（直接或间接）有贡献的重要 来源。注意该清单与试验程序、试样、仪器、实验室环境以及可能的操作人员有唯一的关联。这意味着， 每次来源发生变化时，均宜仔细重新考虑该列表。 A.2.2例如，在轴向应力控制（或应变控制）疲劳试验中，设想在A.2.1中识别的与疲劳寿命有关的输 人不确定度的重要来源将（按重要性顺序）包括： a） 由于在所施加的力的方向与试样轴线之间的不对中而导致试样中的叠加弯曲的不确定度； b） 控制施加应力（或应变）的不确定度； C 试验温度的不确定度（在高温试验中）； d）与选定的失效定义相关的不确定度。 A.2.3如果有信息，建议根据基于GUM的协议评估不确定度。包括A.2.2中确定的所有参数，在进 行测试工作之前，实验室和客户之间宜达成一致。疲劳试验中测量不确定度的估算方法示例见参考 文献。 1.2.4 评估不确定度可能需要进行特定的测量和/或额外的疲劳试验，还可能涉及到进行蒙特卡罗模 拟。在开展工作之前，宜与客户商定此类要求的考虑因素。
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