GB T 15248-1994 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准GB/T 15248-94 试验方法代替GB639986 Tbe幅stmetbod for axial loadlng皿tantamplitude low-cycle fatlgue or metallk materials 1 主题内容与适用范围本标准规定了金属材料辅向等幅低循环疲劳试验的术语定义、试样制备、设备、试验步骤、结果处理及试验报告。本标准适用于金属材料等截面和漏斗形试样，在承受轴向等幅拉压应力或应变连续变化的低循环疲劳试验，不包括全尺寸部件、结构件的试验。本标准适用于与时间有关的非弹性应变和与时间无关的非弹性应变相比小得可以忽略不计的温度和应变速率下试验，这

2、里所指的非弹性应变为所有的非弹性应变。本标准允许在温度、压力、湿度、介质等环境因素下进行试验，但这些因素在整个试验过程中应保持恒定a本标准可作为材料研制、机械设计、工艺和质量控制、产品性能测定和失效分析时低循环疲劳试验的指南。2 引用标准JJG 556铀向加荷疲劳试验机检定规程3 符号、术语、定义及函数表达式3. 1 与应力也应变循环和低循环疲劳试验有关的符号、术语、定义及单位见表10表1符号术语定且瞬时标距长度与原始标距长度之比的自然对数e 真应变L E=ln L. :J(; E ln (1十dL 试样受轴变形后的属时标距长度Lo 试样原始标距长度试样变形增量与其原始标距长度之比值e 工程应

3、变L一L，e叫 总应变范围在一次循环中，最大和最小应变的代数差A=. . 国东技术监督局1994-10-07批准982 单位m m 1995-06-01实施量在G/T 15248-94 续表1符号术语定且单位最大应变在一次循环中，应变的最大代数值。巳-拉伸为正，压缩为负皿h最小应变在一次循环中，应变的最小代数值弹性应变范围等于应力范围除以弹性模量A2.5 图6板材低循环疲劳试样 l一一丁坠T.鸟/2曲线按照要求报告试验结果e报告中可以包括以下内容z10-1 A，/2 8. 1 材料的牌号和标准号、生产厂、炉批、规格、化学成分、热处理工艺及常规力学性能。8.2取样部位、试样形状、尺寸和表面状态。

4、8.3 试验机型号-8.4 试验条件，包括试验温度及控制方法、环境介质、循环频率或循环应变速率、波形、应力比或应变比、控制方式.8.5 试验过程中不符合本标准的任何情况。8.6 试验结果。8.6.1 应力范围、应变范围和塑性应变范围的起始值、稳定值或Nd2值。8.6.2 到达失效的循环数N以及确定失效的标准，8.6.3、循环应力应变性能的分析结果，其中包括循环硬化指数和循环强度系数回8.6.4 应变寿命特性分析结果，其中包括疲劳强度指数、疲劳延性指数、疲劳强度系数和疲劳延性系数.8. 7 试验日期、试验者和校对者。1)9 :! GB/T 15248-94 附录A函撇关系式(参考件)A1 公式(

5、A1)-(A4)巳方便地用来描述许多金属的低循环疲劳数据。A1.1 循环应力应变特性事A1.2疲劳寿命关系式sL!.n/2=K (Ep/2严. (A1) L!.n/2=/ (2N，)或此/2=导2N川. . . . (A2) Ep/2=.i (2N,) . . . . (A3) 饵/2=量(川+.，(2N，川. . . (A4) 附录B鲁向同性材料从径向至轴向应变的换算(参考件)B1 径向应变换算成轴向应变时，首先需要从总应变中分出弹性和塑性分量z式中，e一一弹性，p 塑性，d一一径向，e一-总轴向应变.=民+.p.(B 句=Ed十.dp通过泊松比把袖向和径向应变联系起来，即良=./v_和1=

6、-Ep/lJp. . (B2) 可将上式重新整理成s向lp-岛电ez一./e-(阳一句)/vp. (B3) 借助和弹性模量E.可将与输向应力联系起来g.，=-(，=B(J1 . . (Cl) l m=-n 若圆弧过渡段内每一单元体厚度为H.且其局部塑性应变等于龟，则每一单元体的塑性伸*X队可由下式给出2X.=Hp; *. . (C2) 于是，X-X之间的总塑性伸长Xpu.为zN X pu. =XPIIl + 2 2: Xpi .,. . . . . . (C3) 式中XP11为试样等截面段内的塑性伸长。合并式(Cl)、(C2)和(C3)可得zN XK=XJmE吓.(C4)若等截面段内的应力和面

7、积分别为肉和A在单元体z内的应力和面积为矶和A;，则z=。(A，/A;) . .04. (C5) 合并式(C4)和(C5)可得gN X ，=X，+2H，可E守恒. . (C6) 现若h，是等截面段的长度，凡是塑性当量计伏，则z叫王t)hf-. . (C7) 991 GB/T 15248-94 但XPll是ho乘以阳，因此，由式(C1)可得zXPR1 =ho Epgl =ho Bp. UO . (C8) 合并式(C6)、(C7)和(C8)得zN F，=h。十2HA:k(扩. . . . (C9) 从上述可知，只要试样几何形状相同，其F，仅与m有关，所以F，也仅与材料有关.静态加载下，m取一次加载

8、时得到的值，循环加载时取循环应力指数值。对于弹性情况，m=l，因此，弹性当量计长F.与材料无关。N F.=h，+2HA，(去). (C10) 根据式町的和(C10)及实验得到的m值、名义弹性应变鸟、名义塑性应变知和总应变值，就可算出用当量计长修正后的实际民和鸟。，= Lo/F. . . (Cll) t，=归Lo/Fp . ou ,. (C12) 式中，L, XX之间的距离.其当量总应变为s.Lo , .Lo 乌=何-F.十号7. . . . .币13)R x D1车IIlJD1.1 车削粗加工 X 口口图C1带过渡圆弧试样及单元体划分附录D试样机械加工方法实例(参考件)将试样直径从X+5mm(

9、X为试样名义直径d加上表面抛光余量。.025mm)车至X+O.5mm时，应逐次减少其切削深度.建议切削深度为g1. 25mm、O.75mm和O.25mm.D1.2 车削精加工将试样从X十O.5mm车至X时，应进一步逐次减少切削深度。建议切削深度为3O.125mm、O.075mm和O.05mm.应采用较小的走刀量，如每转不超过O.06mm.995 GB/T 15248- 94 D2 .J 对因热处理而提高强度以至不易车削加工的材料，可将试样毛坯直径车至X+O.5mm后进行热处理.然后以每次走刀量不超过O.005mm的速率利用外圆磨削至X，建议磨削深度为z比名义直径大D.lmm之前为O.03mm;

10、比名义直径大D.025mm之前为O.005mm，以O.0025mm的磨，J深度磨至试样直径X.磨削时应充分冷却。D3寝面光D3.1 用逐级变细的砂布或砂纸，沿近似平行于试样的输向进行机械或手工抛光，去掉试样的最后余量。.025mm.以获得表面粗糙度最大为0.2m.D3. 2抛光后留下的机加工条纹不应是横向的。在约20倍放大镜下用肉眼检查时，在试样圆周表面上无明显的机加工痕迹.D3. 3 软质材料的试样，如铜、铅、铝等，宁肯用车削和随后抛光去掉最后余量。D4 脱脂对精加工后的试样表面进行脱腊。E1 引盲附录E带保持时间的高温试验(补充件E1. 1 此附录对出现与时间有关的高温低循环疲劳试验作必要

11、的补充和修正，以扩大本标准的使用范围。E1.2 允许在可能出现与时间有关的非弹性应变的温度和应变速率下进行试验。E1.3 不限制试样所承受的应力或应变循环形式，允许应力或应变保持。这时会出现与时间有关的非弹性应变，因此，研究应变速率的影响，松弛和循环蠕变行为，也可以根据这类试验进行。固定义及符号除第2章规定的定义及符号外，增加如下内容。E2. 非弹性应变龟，在等温条件下，Ein=一. (El) 式中=总应变$.-弹性应变.高温下，;.=.+. (E2) 式中z良蠕变应变z鸟一疲劳塑性应变.E2.2 保持时间吨，一个循环中应力或应变保持恒定的时间，其中包括拉伸和压缩保持时间两部分。E2.3 循环

12、周期r一个循环的总时间，其中包括保持和非保持两部分。996 GB/T 15248-94 1=月十u川(E3 ) 式中:Lo.h一一次循环中非保持部分的时间。当频率不变时，r，是频率的倒数。E2.4 常采用如下方程参看图El)确定许多金属及合金的瞬时应力-应变关系:良=+e式中z龟=!E，E代表材料的变量，可能是环境和试验条件的函数，在试验中随试样发生冶金或物理变化而改变，但在许多情况下却是一个常量固E最好采用试验前应力水平低于弹性极限的循环加载试样来测定。 2 3 + l 图El应变保持。滞后环从点1型tl3，应变变化为g，-=(3国+，/E)二(lin+，/E). . . . . . . (

13、E4 ) 整理后可得2h一1in=。一句+，/E一向/E(E5 ) 同样，应变保持期间，非弹性应变的变化等于3山一乌，.=(7，-7，)/E( E6 ) E3设备E3.1 高温试验需增加对设备的冷却装置，如水冷圈等，以防损坏载荷传感器、应变引伸计和其他试验机零件。安装时要小心，以免影响传感器标定和加载系统的同输度。E3.2 除对连续循环试验使用三角波外，对保持时间试验需要带可调保持时间装置。因试验机的控制E4.1 当存在与时间有关的效应时，可不再采用仅仅是所规定的应力或应变范围。可连续控制必要的控制J参数，以获得所需的应力应变关系。E4.2 采用保持时间和出现与时间有关的非弹性应变时应格外谨慎

14、。例如，保持径向应变将允许在循环过程中总应变是变化的，但得不到准确的松弛数据。E4.3 研究与时间有关的效应时，为了记录而降低试验速度将会改变应力-应变特性，这时应考虑这种周期性的速率降低对试样疲劳寿命的影响。E4.4 复合波形与时间杏关的非弹性应变大大地缩小了极限控制方法的可行性。若需要对试验机作用期性的调整，以便产生预期的应力-应变特性时，应在报告中说明。因擞掘的表达E5.1 附录A中给出的经验表达式，当存在明显的与时间有关的非弹性应变时无效.为此.全部数据应在报告中提出，数据处理方法应精心推敲，并提出资料，以便用其他目前流行的分析方法进行分析。E5.2 松弛数据也应包括在保持时间试验里，其中包括松弛应力值，松弛的总量以及保持周期中非弹997 GB/T 15248-94 性应变量的变化.附加说明z本标准由中国航空工业总公司提出并归口.本标准由航空工业总公司621所负责、中科院金属研究所和冶金部钢铁研究总院参加起草。本标准主要起草人谢济洲、段作祥、侯静泳。自本标准实施之日起，原GB6399-86(金属材料轴向等帽低循环疲劳试验方法作废。998