ICS77.040.10 H22 中华人民共和国国家标准 GB/T26076—2010 金 属薄板(带) 轴向力控制疲劳试验方法 Metalsheetsandstrips—Axial-force-controlledfatiguetestingmethod 2011-01-10发布 2011-10-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 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。 本标准负责起草单位:北京北冶功能材料有限公司、武汉钢铁(集团)公司、冶金工业信息标准研 究院。 本标准主要起草人:李丽敏、李昕、李荣锋、董莉、倪兴涛。 ⅠGB/T26076—2010 金属薄板(带) 轴向力控制疲劳试验方法 1 范围 本标准规定了室温下金属薄板(带)试样(没有引入应力集中)轴向力控制疲劳试验的术语和定义、 试样、试验条件、试验程序、结果表示和试验报告。 本标准适用于厚度为0.3mm~3mm的金属薄板(带)试样(不包括缺口试样)承受图1所示任一 类型、恒负荷轴向循环应力幅的疲劳试验;试样矩形横截面的最小截面积小于30mm2。 σm———平均应力; σa———应力幅; R———应力比。 图1 循环应力的类型 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(不包括勘误的内容)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/T3075 金属材料 疲劳试验 轴向力控制方法(GB/T3075—2008,ISO1099:2006,MOD) GB/T3505 产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面结构术语定义及参数(GB/T3505— 2000,eqvISO4287:1997,GeometricalProductSpecification(GPS)—Surfacetexture:Profilemethod- terms,definitionsandsurfacetextureparameters.) 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/T16825.1—2008,ISO7500-1:2004,IDT) GB/T25917 轴向加荷疲劳试验机动态力校准 3 术语和定义 GB/T3075确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 1GB/T26076—2010 3.1 试样厚度 thicknessoftestpiece a 矩形横截面试样的厚度。 3.2 试样夹持宽度 grippingpartwidth B 矩形横截面试样夹持部分的宽度。 3.3 试样宽度 widthoftestpiece b 矩形截面试样最大应力处宽度。 4 试样 4.1 试样形状和尺寸 4.1.1 试样的形状和尺寸取决于试验目的及被测材料的形状。其夹持部分应与试样轴线或缩小的试 验截面轴线保持同轴或对称。 4.1.2 疲劳试验所用的同一批试样应具有相同的形状、尺寸和表面状态。 4.1.3 金属薄板(带)疲劳试验推荐的圆弧型试样的几何尺寸如表1、图2所示。 图2 薄板(带)试样 表1 试样几何尺寸 单位为毫米 a×b B/b r a <30 ≥1.5 ≥6b 0.3~3 4.1.4 矩形横截面试样最小截面尺寸的测量误差不大于±0.5%。 4.1.5 试样夹持部分的横截面积与试样最大应力截面面积之比依夹持方法而定,但不应小于1.5。 4.2 试样加工 4.2.1 试样所采用的加工工艺应尽量使试样表面产生的残余应力和加工硬化减至最小;在加工过程中 应防止过热或其他因素的影响而改变材料的疲劳性能,力求试样表面质量均匀一致。 4.2.2 试样精加工后,应仔细清洗、妥善保存,以防止试样变形、表面损伤和腐蚀。 4.2.3 试样工作部分与圆弧过渡部分的连接应光滑,不得有凹陷。 5 试验条件 5.1 试验机的上、下夹具应牢固地夹紧试样端部。夹具的中心线应尽量与试验机的施力轴线重合,确 2GB/T26076—2010 保沿试样轴线无间隙地准确传递循环负荷。 5.2 试验机施加的负荷值应符合以下要求: 5.2.1 试验机静态力的力值准确度应符合GB/T16825.1的要求。 5.2.2 在连续试验10h内,动态力值波动度应符合GB/T25917的要求。 5.2.3 为确保试验中施加负荷的一般程序对每个试样保持一样,负荷的动态误差范围应<±1%。 5.3 应力循环频率取决于试样刚度和试验要求,所选频率不得引起试样试验部分发热。 6 试验程序 6.1 试样安装 安装试样时应仔细操作,首先,须完成对中检查,即使试样与试验机上、下夹具间保持同轴,要保证 力均匀地分布在试样的整个断面上,并尽量减少试样承受规定轴向应力以外的其他应力。 6.2 试验控制参数选择 6.2.1 试验频率选择 力循环的频率取决于所使用的试验机类型,在许多情况下取决于试样的刚度。频率的选择取决于 材料、试件和试验机组合。如果频率取决于试样和试验机组合的动态特性,就有必要在试验前测量试样 的刚度。 试验频率一般在5Hz~200Hz范围内,建议采用的试验频率为5Hz~15Hz。同一批试样的试验 应在相同的频率下进行。 在高频率时,试样会产生较大热量,从而影响疲劳寿命和疲劳强度的试验结果。如果试样发热,建 议降低试验频率。如果试样温度超过35℃,应在报告中注明。 注:如果环境影响显著,试验结果可能依赖于频率。 6.2.2 施加负荷选择 6.2.2.1 施加负荷应平稳、准确、不得超载。在整个试验过程中,动态力值波动度应符合GB/T25917 的规定。 6.2.2.2 为避免试样在试验中产生弯曲变形,循环应力类型推荐使用不对称拉伸加载方式(见图3), 即确保σm>σa,应力比R符合0<R<1。 X———时间; Y———应力。 1———一个应力循环; 2———最大应力; 3———平均应力; 4———最小应力; 5———应力半幅; 6———应力范围。 图3 疲劳应力循环 3GB/T26076—2010 6.2.2.3 推荐使用被检材料非比例延伸强度Rp0.2的20%~30%作为试验开始采用的应力幅σa。 6.2.2.4 建议试样夹持力尽可能小,以降低试样于钳口内断裂的概率。 6.3 终止试验 试样在规定应力下,通常一直连续试验至试样失效或规定循环次数。试样失效应发生在试样工作 段或最大应力截面处,否则试验结果无效。 试验过程如有中断,需在试验报告中注明中断时的循环次数和间歇时间。 7 结果表示 7.1 由于疲劳试验数据分散度较大,为了获得比较可靠的试验结果,除合理设计疲劳试验方案外,疲劳 试验数据应采用数理统计方法进行处理。 7.2 一般情况下,疲劳试验的结果以图形表示,它表示施加的应力振幅S与试样断裂周期N间的关 系;以统计方法得出的这种曲线称“S-N曲线”; 通常至少取5级应力水平。各级应力水平上试样的数量分配应随着应力水平的降低而逐渐增加, 应力增减量Δσa一般为前级应力幅的5%~10%用升降法求得的条件疲劳极限作为S-N曲线上最低应 力水平点。每级应力水平上试样的数量不少于3个,必要时是由双方协商议定;以σa为纵坐标,N为横 坐标,用最佳拟合法绘制S-N曲线,见图4。 X———失效循环次数N; Y———应力幅σa,单位为牛每平方毫米(N/mm2)。 图4 典型的S-N曲线图 7.3 对于薄板(带)试样,建议在S-N曲线的高应力振幅段求取线性回归方程,以预期疲劳寿命,进而 检测材料疲劳性能的高低。 8 试验报告 试验报告中一般应包括如下内容: a) 本标准编号; b) 材料的牌号、规格、热处理工艺及常规力学性能; c) 试样的制备工艺及其形状、尺寸和表面状态; d) 试验机型号; 4GB/T26076—2010 e) 应力循环形式、σm、2σa、R; f) 试验频率f; g) 试验过程中任何对本标准的偏离; h) 试验结果。 5GB/T26076—2010