2023金屬材料累積極限塑性應(yīng)變?cè)囼?yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

金屬材料累積極限塑性應(yīng)變?cè)囼?yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)目次TOC\o"1-2"\h\z\u1 總則 （5）2 術(shù)語(yǔ)和符號(hào) （6）2.1 術(shù)語(yǔ) （6）2.2 符號(hào) （7）3 設(shè)備 （8）3.1 試驗(yàn)機(jī) （8）3.2 夾具 （8）3.3 引伸計(jì) （8）3.4 數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng) （8）4 試件 （10）4.1 試件設(shè)計(jì) （10）4.2 試件的制備與儲(chǔ)存 （11）5 試驗(yàn)程序 （12）5.1 試驗(yàn)環(huán)境 （12）5.2 試件尺寸的測(cè)量 （12）5.3 試驗(yàn)機(jī)的控制 （12）5.4 波形 （13）5.5 循環(huán)頻率 （13）5.6 記錄 （13）5.7. 失效判定 （14）5.8 有效性判定 （15）5.9 試件數(shù)量 （15）6 試驗(yàn)結(jié)果處理 （16）6.1 累積極限塑性應(yīng)變計(jì)算方法 （16）6.2 循環(huán)硬化/軟化系數(shù) （17）7 試驗(yàn)報(bào)告 （18）7.1 試驗(yàn)基本信息 （18）7.2 試驗(yàn)結(jié)果 （18）本標(biāo)準(zhǔn)用詞說(shuō)明 （19）引用標(biāo)準(zhǔn)名錄 （20）附：條文說(shuō)明 （21）

Contents1 Generalprovisions （5）2 Termsandsymbols （6）2.1 Terms （6）2.2 Symbols （7）3 Device （8）3.1 Testingmachine （8）3.2 Clamp （8）3.3 Extensometer （8）3.4 Dataacquisition （8）4 Specimen （10）4.1 Specimendesign （10）4.2 Preperationofspecimen （11）5 Testprocedure （12）5.1 Testenviroment （12）5.2 Measurementofspecimen （12）5.3 Testsetup （12）5.4 Amplitude （13）5.5 Frequency （13）5.6 Record （13）5.7 Failurecriterion （14）5.8 Validityjudgement （15）5.9 Specimennumber （15）6 Dataprocessing （16）6.1 Calculationofacumulatedultimateplasticstrain （16）6.2 Cyclichardeningandsofteningindex （17）7 Report （18）7.1 Basicinformation （18）7.2 Experimentalresults （18）Explanationofwording （19）Listofquotedstandards （20）Addition:Explanationofprovisions （21）

總則1.0.1為統(tǒng)一金屬材料試驗(yàn)方法中對(duì)于金屬累積塑性變形能力指標(biāo)的確定方法，制定本標(biāo)準(zhǔn)。1.0.2本標(biāo)準(zhǔn)適用于低屈服點(diǎn)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼以及高強(qiáng)鋼等各類鋼材的累積極限塑性應(yīng)變的測(cè)試。1.0.3金屬材料累積極限應(yīng)變?cè)囼?yàn)方法除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

術(shù)語(yǔ)和符號(hào)術(shù)語(yǔ)標(biāo)距gaugelength引伸計(jì)測(cè)量點(diǎn)之間的起始長(zhǎng)度。循環(huán)cycle應(yīng)變-時(shí)間函數(shù)上周期重復(fù)的最小單元。累積極限塑性應(yīng)變accumulatedultimateplasticstrain在規(guī)定的加載制度下，試件工作段從開(kāi)始加載至失效時(shí)的累積塑性應(yīng)變。應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線stress-strainhysteresisloop一次循環(huán)中的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。循環(huán)硬化cyclichardening在循環(huán)加載過(guò)程中，當(dāng)控制應(yīng)變幅恒定時(shí)，其應(yīng)力隨循環(huán)數(shù)增加而增加，然后漸趨穩(wěn)定的現(xiàn)象。軟化softening在循環(huán)加載過(guò)程中，當(dāng)控制應(yīng)變幅恒定時(shí)，其應(yīng)力隨循環(huán)數(shù)增加而降低。

符號(hào)本標(biāo)準(zhǔn)使用的符號(hào)和中文釋義如下：E——彈性模量ENT——拉伸卸載模量ENC——壓縮卸載模量HS——循環(huán)硬化/軟化系數(shù)Nf——失效循環(huán)數(shù)?ε2——?εt?εe?εpεup?σ2——

設(shè)備試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試應(yīng)采用能控制荷載和應(yīng)變的低周疲勞試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)機(jī)應(yīng)定期檢定，計(jì)量特性應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)程《軸向加力疲勞試驗(yàn)機(jī)》JJG556的有關(guān)規(guī)定。應(yīng)力或應(yīng)變控制的穩(wěn)定性，應(yīng)滿足相繼兩循環(huán)的重復(fù)性在試驗(yàn)測(cè)試范圍的1%以內(nèi)，或平均范圍的0.5%以內(nèi)，且整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)穩(wěn)定在2%以內(nèi)。夾具連接試件的夾頭和試驗(yàn)機(jī)的連接應(yīng)固緊，荷載換向時(shí)試件與夾頭不應(yīng)出現(xiàn)松動(dòng)或造成間隙，并進(jìn)行對(duì)中檢查。高溫試驗(yàn)應(yīng)對(duì)夾具進(jìn)行冷卻，以防止載荷鏈中的其他元件受損。引伸計(jì)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)中的引伸計(jì)應(yīng)適用于長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)測(cè)量和控制，在標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)的測(cè)量精度應(yīng)不低于±1%。引伸計(jì)的安裝不應(yīng)防損傷試件表面，以免出現(xiàn)試件過(guò)早斷裂。引伸計(jì)應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)程《引伸計(jì)檢定規(guī)程》JJG762的有關(guān)規(guī)定。數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確度應(yīng)保持在滿量程的1%以內(nèi)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)滿足對(duì)荷載、變形及循環(huán)次數(shù)等試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和儲(chǔ)存需求。數(shù)據(jù)采集的頻率應(yīng)滿足清楚記錄應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線的需要。

試件試件設(shè)計(jì)試件設(shè)計(jì)應(yīng)避免受載時(shí)發(fā)生失穩(wěn)，且應(yīng)使斷裂面產(chǎn)生于試件有效工作段。對(duì)于圓形截面試件，推薦采用圖4.1.2所示的試件。圓形截面試件的有效工作段直徑不宜小于5mm。圖4.1.2推薦的低周滯回圓形截面試件對(duì)于板材試件，推薦采用圖4.1.3所示的試件。圖4.1.3推薦的低周滯回板材試件試件的夾持段長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)所用夾具和試件材料確定。試件的平均表面粗糙度不宜大于0.2μm。在約20倍放大鏡下用肉眼檢查時(shí)，在試樣圓周表面上不應(yīng)有明顯機(jī)加工痕跡。試件的制備與儲(chǔ)存試件應(yīng)從均質(zhì)的原材料或毛坯上切取。當(dāng)材料條件允許時(shí)，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康陌匆筌堉品较蚯腥≡嚰Ｔ嚰锜崽幚頃r(shí)，應(yīng)先經(jīng)熱處理再加工成試件。為便于機(jī)加工，熱處理前可先進(jìn)行粗加工，熱處理后再進(jìn)行精加工。同批試件制備宜采用一致的機(jī)械加工工藝，制作過(guò)程中宜采用使表層金屬畸變最小的機(jī)加工或拋光工藝作為最后工序，不應(yīng)使金屬受冷作硬化或過(guò)熱作用。當(dāng)試驗(yàn)?zāi)康脑谟跍y(cè)定特定表面條件對(duì)材料累積極限塑性應(yīng)變的影響時(shí)，應(yīng)按照試驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行表面處理。試件精加工清洗后做好防護(hù)，妥善保管以防試件變形、表面損傷和腐蝕。

試驗(yàn)程序試驗(yàn)環(huán)境室溫試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)室溫進(jìn)行檢測(cè)和記錄。在超出10℃~35℃范圍進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)在報(bào)告中說(shuō)明。高溫或低溫試驗(yàn)時(shí)，試件工作部分的溫度波動(dòng)應(yīng)不大于±5℃，標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)的溫度梯度應(yīng)在±5℃或試驗(yàn)溫度的1%（兩者取較大值）以內(nèi)，否則應(yīng)在報(bào)告中說(shuō)明。為使試件溫度均勻，應(yīng)有足夠的保溫時(shí)間。在空氣中進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)濕度進(jìn)行檢測(cè)和記錄。試件尺寸的測(cè)量為準(zhǔn)確計(jì)算試件的橫截面積，應(yīng)采用讀數(shù)精度不低于0.01mm的測(cè)量?jī)x器來(lái)測(cè)量試件尺寸。對(duì)于等截面試件應(yīng)在標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)至少兩個(gè)不同位置進(jìn)行測(cè)量，取平均值作為試樣的橫截面積。試驗(yàn)機(jī)的控制根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模囼?yàn)時(shí)可以控制一個(gè)或幾個(gè)變量，并應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)其他變量隨循環(huán)的變化。低周滯回試驗(yàn)宜采用等應(yīng)變幅加載，應(yīng)變幅宜取相同標(biāo)距斷后伸長(zhǎng)率1/5的百分比取整值與4%兩者中較小值。低周滯回試驗(yàn)宜采用閉環(huán)控制疲勞試驗(yàn)機(jī)。當(dāng)使用非連續(xù)可控的試驗(yàn)機(jī)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制所用變量的極限。試驗(yàn)應(yīng)以相同的拉伸半循環(huán)開(kāi)始。當(dāng)試驗(yàn)?zāi)康氖茄芯科鹗技虞d效應(yīng)時(shí)，可按照試驗(yàn)?zāi)康拇_定開(kāi)始半循環(huán)的拉伸或壓縮狀態(tài)。波形試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)變或應(yīng)力對(duì)時(shí)間波形應(yīng)保持一致。當(dāng)無(wú)特定要求或設(shè)備受限制時(shí)，宜采用三角波。帶保持時(shí)間的高溫低周滯回試驗(yàn)宜采用梯形波，試驗(yàn)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法》GB/T15248-2008中附錄D的規(guī)定。循環(huán)頻率試驗(yàn)的循環(huán)頻率應(yīng)保持不變。加載制度采用的波形應(yīng)在試驗(yàn)過(guò)程中保持不變（試驗(yàn)?zāi)康氖茄芯垦h(huán)波形對(duì)材料滯回性能影響的試驗(yàn)除外）。循環(huán)頻率范圍宜在0.01~1Hz之間。若由于設(shè)備的限制不能進(jìn)行恒定應(yīng)變速率試驗(yàn)，應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中說(shuō)明。記錄計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)按適當(dāng)?shù)拈g隔，連續(xù)記錄循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)。條件許可時(shí)還應(yīng)記錄隨時(shí)間而變化的其他相關(guān)變量。失效判定根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮退鶞y(cè)試材料特性確定失效標(biāo)準(zhǔn)。可選擇的判定標(biāo)準(zhǔn)如下：試件斷裂；最大載荷或應(yīng)力或拉伸卸載彈性模量ENT降低一定百分?jǐn)?shù)；試件表面出現(xiàn)可檢測(cè)裂紋時(shí)，當(dāng)此裂紋增長(zhǎng)到符合試驗(yàn)?zāi)康囊蟮哪骋活A(yù)定尺寸；拉伸卸載彈性模量ENT與壓縮卸載彈性模量ENC的比值降低至首個(gè)半循環(huán)的50%時(shí)；滯回曲線的壓縮部分出現(xiàn)拐點(diǎn)，拐點(diǎn)應(yīng)力相對(duì)峰值點(diǎn)壓應(yīng)力的差值，達(dá)到峰值壓應(yīng)力的某一規(guī)定百分?jǐn)?shù)，如圖5.7.1所示。圖5.7.1失效拐點(diǎn)的定義當(dāng)試驗(yàn)條件允許時(shí)，試驗(yàn)除按預(yù)定的失效外，可一直進(jìn)行到試件斷裂。有效性判定等截面試件斷在標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)方為有效。若斷在其他位置，則結(jié)果無(wú)效。若試件斷口上發(fā)現(xiàn)有雜質(zhì)、孔洞或機(jī)加工缺陷等情況，則結(jié)果無(wú)效。試件數(shù)量測(cè)定累計(jì)極限塑性應(yīng)變時(shí)，相同試件數(shù)量不宜少于3個(gè)。若需進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，則應(yīng)按試驗(yàn)?zāi)康拇_定試件數(shù)量。

試驗(yàn)結(jié)果處理累積極限塑性應(yīng)變計(jì)算方法根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，試件發(fā)生失效破壞時(shí)的累積極限塑性應(yīng)變應(yīng)按下式計(jì)算：ε(STYLEREF2\s6.1.SEQ(\*ARABIC\s21)式中：?——第i次拉伸或壓縮累積塑性應(yīng)變?cè)隽浚籒——拉壓循環(huán)累積的次數(shù)。第i次拉伸或壓縮累積塑性應(yīng)變?cè)隽繎?yīng)按下式計(jì)算：?(STYLEREF2\s6.1.SEQ(\*ARABIC\s22)式中：σ——第i圈的峰值拉應(yīng)力，見(jiàn)圖6.1.2；σ——第i圈的峰值壓應(yīng)力，見(jiàn)圖6.1.2；E——金屬材料在單調(diào)拉伸下的彈性模量。圖6.1.2應(yīng)力、應(yīng)變指標(biāo)示意圖循環(huán)硬化/軟化系數(shù)采用等幅滯回試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算循環(huán)硬化/軟化系數(shù)。第i個(gè)循環(huán)的循環(huán)硬化/軟化系數(shù)定義為：HSi=(STYLEREF2\s6.2.SEQ(\*ARABIC\s21)試件失效后的循環(huán)硬化/軟化系數(shù)不作為表征材料真實(shí)的硬化/軟化表現(xiàn)，失效判定方法依據(jù)5.7節(jié)。

試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)基本信息材料的牌號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、生產(chǎn)廠、爐批、規(guī)格、化學(xué)成分、熱處理工藝及常規(guī)力學(xué)性能；取樣部位、試件形狀、尺寸和表面狀態(tài)；試驗(yàn)設(shè)備和型號(hào)；試驗(yàn)條件，包括試驗(yàn)溫度及控制方法、環(huán)境介質(zhì)、循環(huán)頻率或循環(huán)應(yīng)變速率、波形、應(yīng)力比或應(yīng)變比、控制方式；試驗(yàn)過(guò)程中不符合本標(biāo)準(zhǔn)的任何情況。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)力范圍、應(yīng)變范圍（彈性應(yīng)變范圍?εe和塑性應(yīng)變范圍循環(huán)彈性模量及其測(cè)定方法說(shuō)明；到達(dá)失效的循環(huán)數(shù)Nf以及確定失效的標(biāo)準(zhǔn)；循環(huán)硬化/軟化系數(shù)HSi與循環(huán)次數(shù)i累積極限塑性應(yīng)變；試驗(yàn)日期、試驗(yàn)者和校對(duì)者。

本標(biāo)準(zhǔn)用詞說(shuō)明為便于在執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)條文時(shí)區(qū)別對(duì)待，對(duì)要求嚴(yán)格程度不同的用詞說(shuō)明如下：1）表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的：正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴(yán)禁”；2）表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的：正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”；3）表示允許稍有選擇，在條件許可時(shí)首先應(yīng)這樣做的：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。

引用標(biāo)準(zhǔn)名錄《金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法》GB/T15248《軸向加力疲勞試驗(yàn)機(jī)》JJG556《引伸計(jì)檢定規(guī)程》JJG762

金屬材料累積極限塑性應(yīng)變?cè)囼?yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)條文說(shuō)明

目次2 術(shù)語(yǔ)和符號(hào) （24）2.2符號(hào). （24）3 設(shè)備 （25）3.2夾具. （25）3.3引伸計(jì). （25）3.4數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng). （25）4 試件 （26）4.2試件的制備與儲(chǔ)存. （26）5 試驗(yàn)程序 （27）5.7失效判定. （27）7 試驗(yàn)報(bào)告 （28）7.2試驗(yàn)結(jié)果. （28）

2術(shù)語(yǔ)和符號(hào)2.2符號(hào)和名稱本標(biāo)準(zhǔn)使用的各符號(hào)名稱的說(shuō)明如下：總應(yīng)變范圍（單位：mm/mm）指在一次循環(huán)中，最大和最小應(yīng)變的代數(shù)差。應(yīng)變幅（單位：mm/mm）指應(yīng)變范圍的一半。應(yīng)力幅（單位：MPa）指應(yīng)力范圍的一半。彈性應(yīng)變范圍（單位：mm/mm）指等于應(yīng)力范圍除以彈性模量。塑性應(yīng)變范圍（單位：mm/mm）指取總應(yīng)變范圍與彈性應(yīng)變范圍之差。累積極限塑性應(yīng)變（單位：mm/mm）指到達(dá)失效時(shí)塑性應(yīng)變總和。失效循環(huán)數(shù)（單位：周）指到達(dá)失效時(shí)循環(huán)次數(shù)。彈性模量（單位：MPa）指在彈性范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比值。拉伸卸載模量（單位：MPa）指第N次循環(huán)中，從峰值拉應(yīng)力卸載時(shí)測(cè)得的彈性模量。壓縮卸載模量（單位：MPa）指第N次循環(huán)中，從谷值壓應(yīng)力卸載時(shí)測(cè)得的彈性模量。循環(huán)硬化/軟化系數(shù)指滯回曲線中峰值應(yīng)變對(duì)應(yīng)的應(yīng)力-累積塑性應(yīng)變曲線的斜率。

3設(shè)備3.2夾具3.2.1夾具出現(xiàn)不對(duì)中的原因通常為：夾具的角度偏差；夾具的側(cè)向偏差；作動(dòng)器在軸承間的側(cè)向間隙。至少每半年對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)中檢查一次。3.3引伸計(jì)3.3.1應(yīng)變測(cè)量設(shè)備包括引伸計(jì)及附屬電子元件。3.4數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)3.4.2記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)的最低要求應(yīng)包括：X-Y記錄儀用于記錄應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線；能夠記錄隨時(shí)間變化的參量如力、應(yīng)變及溫度的記錄器；峰谷值監(jiān)測(cè)器。

4試件4.2試件的制備與儲(chǔ)存4.2.3試驗(yàn)機(jī)械加工方法實(shí)例可參考現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《金