《金属材料 十字形面内双轴疲劳试验方法》发布

　　【仪表网 行业标准】近日，天津大学、上海华龙测试仪器有限公司、力试(上海)科学仪器有限公司、凯尔测控技术(天津)有限公司、华东理工大学、冶金工业信息标准研究院等单位发布了《T/CSTM 00831—2023 金属材料 十字形面内双轴疲劳试验方法》，实施日期2023年10月21日。
 

　　金属板材在实际服役条件下会受到平面多轴疲劳载荷的作用，在多轴载荷的作用下金属板材常产生非比例附加强化效应并导致疲劳寿命缩短。由于单轴试验简单且成本低，目前对工程构件的疲劳寿命评价大多基于单轴试验数据，但是将材料特性的评估局限于单轴测试可能会导致对工程结构中材料行为的描述出现偏差。因此在一些工业领域(如核电、航空、化工等)，研究金属板材的多轴疲劳性能对工程技术的发展和应用十分重要。
 

　　十字形面内双轴疲劳试验具有应变场均匀可测，不同加载轴之间的应力比、应变率、相位差等参量均易于控制调节等优点，已成为研究金属平板多轴力学性能的一种常用方法，被广泛用于平面双轴载荷下平板材料的低周、高周疲劳试验。
 

　　本文件参照 GB/T 1.1—2020 《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》，GB/T 20001.4《标准编写规则 第 4 部分：试验方法标准》的规定起草。
 

　　本文件规定了金属材料十字形面内双轴疲劳试验方法的术语和定义、符号和说明、试验原理、试验设备、试样、试验程序、试验结果表达及试验报告等。
 

　　本文件适用于金属材料在室温或高温下采用十字形试样在各加载轴施加幅值恒定的加载波形，以实现比例或非比例加载路径以及路径变换的双轴疲劳试验。
 

　　试验原理：
 

　　在室温或高温环境下，采用应力或应变控制方式对十字形试样的两组拉伸臂分别施加相同或不同的加载波形，测定十字形试样测量区域的多轴比例或非比例疲劳性能。
 

　　仪器和设备：
 

　　1.一般要求
 

　　十字形面内双轴疲劳试验设备一般包括双轴疲劳试验机、接触式或非接触式的应变测量系统、加热和温度测量系统。
 

　　2.试验机
 

　　2.1 十字形面内双轴疲劳试验采用的双轴疲劳试验机应符合 GB/Z 40387 的要求。可以是电液伺服式或电机驱动式，试验机的形式可参见附录 A。双轴疲劳试验机具有两个相互垂直的加载轴，在任意轴向上夹持传统单轴哑铃形平板试样进行单轴疲劳试验，或在两轴向上夹持十字形试样进行双轴疲劳试验。在加载过程中试验机应保证对称加载，从而保证被加载试件的中心位置不变。
 

　　2.2 双轴疲劳试验机的每个加载轴都应能够实现应变或应力控制下的闭环控制，执行正弦波、三角波或梯形波等加载波形的循环试验，如图 1 所示。当两轴向加载频率相同时，通过调整两轴向上的加载波形和相位差，可以实现比例加载与非比例加载。各轴向的位移控制精度不低于±0.1%，最高动态频率不低于 10 Hz，控制器的闭环控制频率不低于 10 kHz。
 

　　2.3 测力系统
 

　　测力系统在双轴疲劳试验中应具有足够大的平面内和平面外刚度。载荷传感器精度应不低于量程的±1%，精度范围宜在量程的 1%～100%内，且最大测量范围应满足试验需要。
 

　　试验环境：
 

　　十字形面内双轴疲劳试验的环境应符合以下条件：
 

　　a) 试验装置受到的外部机械扰动不能对加载及应变采集产生影响；
 

　　b) 试验环境封闭，不受自然风的影响；
 

　　c) 没有能够影响试验机控制和数据采集的外部电磁干扰；
 

　　d) 大气中没有化学和粉尘污染；
 

　　e) 室温环境的温度要求参见 GB/T 40410 的规定；
 

　　f) 高温试验的温度一般不超过 800℃。
 

　　检查和校准：
 

　　试验前应对传感器及其附属电子元件进行校准，并应符合以下要求：
 

　　a) 测力系统按照 GB/T 16825.1、GB/T 25917.1 或 JJG 556 进行校准；
 

　　b) 非接触视频应变传感器按照 GB/T 12160 进行校准；
 

　　c) 电阻应变计可以通过调整控制器的放大系数，结合标准试样的应变读数来进行校准。
 

　　d) 高温试验还应对热电偶或测温仪等温度传感器进行检查，其中热电偶按照 JJG 141 或 JJF 1637进行校准。
 

　　详情请见附件。