金属材料 疲劳试验 轴向平面弯曲方法 编制说明

为浙江省特种设备科学研究院、钢研纳克检测起草（草案、调研)阶段：计划下达后，2024年1月全国钢标委力学及工方法分技术委员会组织各起草单位成立了起草长单位，负责主要起草工作。工作组对国内外现状与发展情况进行了全面调研，深入研究了国际标准ISO22407-2021《Metallicmaterials-Fatiguetesting-Axialplanebendingmethod》，同时广泛收集相关标准和国内外技术资料，进行了大量的研究分析、资料查证进行全面总结和归纳，于2024年3月完成《金属材料疲劳试验轴向平面弯曲方法》标准草案初稿编制，并在起草单位内部汇总验证试验的相本标准修改采用ISO22407-2021《Metallicmaterials-Fatiguetesting-Axialplanebendingmethod》。在起草过程中主要按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》和GB/T1.2-2020《标准化工作导则第2部分：以ISO/IEC标准化文件为基础的标准化文件起草规则》的要求编写。虑检测机构的能力和用户的需求，寻求最大的经济应力均匀性检查、试验程序、疲劳试验结果说明、试验斜切横截面试样进行测试，不涉及任何产品构件和《电子式万能试验机》代替ASTME2309/E2309M《材料试验机中使用的位移测量系统和装置验证的标准实施规程》，参考使用JJG475有关横梁位移校准部分内容，对位移测量试验一直持续到试样失效或者直到达到一个预先设介绍了本文件规定的试验前供需双方需达成试样的形状对试验结果的准确性至关重要，件推荐采用经过完全机械加工且具有均匀厚度矩形拐角处萌生，可以在每个拐角上加工一个圆角或者实际应用时的表面条件时，应保证具有最大应力试样的尺寸对试验结果的有效性至关重要，样厚度与内外辊受力点间距的比值应小于0.5。本文件考虑到由于试样的弯曲会导致加载时试样上辊接触点之间的距离发生变化，因此给出以减小误差。此外，本文件还提供了在试验过程中夹具试样的制备对试验结果具有重大的影响，因小这些因素的影响。另外，从半成品或者构件的中所获得的结果产生重大影响。因此本文件建议取样时有必要了解取样部位的全部信息，），试验装置是保证试验数据准确性和可靠性的试验机应有较好的侧向刚度和同轴度。应定期检查试验机E2309《材料试验机中使用的位移测量系统和装置验证的标准实施规程》测仪器、防旋转系统的量程、精度及校准度辊的直径通常具有相同的值，辊的相对位置（平行）应图1测试装置示意图应力不均匀通常是由机器不对中或系统几何推荐应力均匀性应在每一系列试验之前或在力系均匀性的装置的几何形状和材料应尽可能接近测图2用于应力检测试样及应变片位置示意图调节设备上，让系统在通电状态下至少稳定30分钟；其次，在试验系统中安装均匀性装置，使应变片和邻近辊之间的距离约为0.25d1；接着，将应变片个力增量直至疲劳试验的最大预期力，并记录应变片的相应载荷应力均匀性的5个测量值计算平均值和标准偏差值。为保证良好的重复性，标准偏差为了保证辊的平行度和位置，本文件推荐在特定应注意确保每个测试试样在纵向和横向上对在高频率时，试样会产生较大热量，从而影响试验程序应确保一组试样中每个试样达到目可能短，不应超过试样疲劳寿命的1%。对于力控制试验，平均力和力值范围应该保持在试验通常在室温（10℃~35℃)下进行。在试验过程中，应记录每天的最大和最小空劳裂纹的出现、试样的塑性变形或者裂纹的扩试验结束且被测试样失效后，需要对试样进息、影响试验测试的参数（控制参数、试验频率选用了一台型号为MTS-Landmark370.10的电液伺服疲劳试验机，开展了Cr12模具钢在不同载荷水平下的应力均匀性检测，以及具有不同截面形状的Cr12模具钢在不同厚度及试验材料为Cr12模具钢，试样的详细形状和尺寸如图3所示，该试样为圆角矩形截糙度Ra小于0.2μm。为了保证辊的平行度和位置，在试样上加工出与辊位置相对应的V图3平面弯曲疲劳试样形状和尺寸图（单位：mm）4为试验的测试装置实物图，如图4所示，在安装夹具和试样的过程中，应使辊正好卡在图4测试装置实物图图5应力均匀性检测装置实物图采用DHDAS动态信号采集分析系统校对应变片编号，如图6所示，使系统中通道颜图6应变片信号采集分析系统界面试验在室温空气介质中进行，试验均采用力表1不同载荷水平试验的应力均匀性分布与全局应力均匀性试验序号123456789峰值载荷（kN）-0.5谷值载荷（kN）-2.0-4.0-6.0-8.0-10.0-12.0-14.0-16.0-18.0-20.0载荷比RF48202428323640应力均匀性i0.710.430.660.460.500.600.530.680.560.49全局应力均匀性imax0.71即峰值载荷为-0.5kN，谷值载荷为-20kN，在此载荷水平下进行5次重复试验，并测出5表2最大载荷应力均匀性的平均值和标准偏差值试验序号12345应力均匀性i0.490.430.450.480.44平均值0.458标准偏差值0.026试验结论：本试验完整执行本文件草案的规定程序，标准偏差值约为平均值的5%，3种不同厚度及多种载荷水平下的平面弯曲疲劳试验。斜切截面和矩形截面试样的形状和图7斜切截面试样的形状和几何尺寸图（单位：mm）图8矩形截面试样的形状和几何尺寸图（单位：mm）试验在室温空气介质中进行，试验均采用力表3Cr12模具钢平面弯曲疲劳对比验证试验结果试样序号截面形状载荷循环次数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图9Cr12模