金屬材料 疲勞試驗(yàn) 旋轉(zhuǎn)彎曲方法 征求意見稿

3本文件規(guī)定了金屬材料旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)方法。本文件適用于金屬材料在室溫或高溫空氣中試樣旋轉(zhuǎn)彎曲的條件下進(jìn)行的疲勞試驗(yàn),其他環(huán)境（如腐蝕）下的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)也可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。本文件不包括缺口試樣的疲勞試驗(yàn)，因?yàn)槿笨谠嚇拥男螤詈统叽缟形礃?biāo)準(zhǔn)化。然而，本文件中描述的疲勞試驗(yàn)程序可適用于缺口試樣的疲勞試驗(yàn)。2.規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3075金屬材料疲勞試驗(yàn)軸向力控制方法（GB/T3075-2021，ISO1099:2017，MOD）GB/T10623金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)術(shù)語（GB/T10623-2008，ISO23718:2007，MOD）GB/T13634試驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)用測(cè)力儀的校準(zhǔn)（GB/T13634-2008，ISO376:1999，IDT）GB/T24176金屬材料疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方案與分析方法（GB/T24176-2009，ISO12107:2003，IDT）GB/T26077金屬材料疲勞試驗(yàn)軸向應(yīng)變控制方法（GB/T26077-2021，ISO12106:2017，MOD）3．術(shù)語和定義GB/T3075、GB/T10623、GB/T24176和GB/T26077界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1疲勞fatigue金屬材料在交變應(yīng)力或應(yīng)變作用下產(chǎn)生裂紋或失效，材料性能的變化過程。3.2疲勞壽命fatiguelifeNf達(dá)到疲勞失效判據(jù)的實(shí)際循環(huán)數(shù)。3.3S-N曲線S-Ndiagram應(yīng)力壽命曲線。3.4彎矩bendingmomentMGB/T4337—202×力和力臂的乘積。3.5截面模量sectionmodulusW承受彎曲的梁與梁中性軸最大距離處慣性截面矩的比3.6杠桿比machineleverratioMlr施力杠桿比，對(duì)于同類的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，它是由試驗(yàn)機(jī)廠家提供的固定數(shù)值。3.7力臂momentarmL支點(diǎn)與加力點(diǎn)之間的距離，見圖1到圖7。4．符號(hào)和說明本文件使用的符號(hào)和說明見表1。表1符號(hào)和說明DdLMN﹒mmMlr/NfrWmm35．試驗(yàn)原理試樣旋轉(zhuǎn)并承受一彎矩。產(chǎn)生彎矩的力恒定不變且不轉(zhuǎn)動(dòng)。試樣可裝成懸臂，在一點(diǎn)或兩點(diǎn)加力；或裝成橫梁，在四點(diǎn)加力。試驗(yàn)一直進(jìn)行到試樣失效或超過預(yù)定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。6試樣的形狀與尺寸6.1試驗(yàn)部分的形狀試驗(yàn)部分可以是：a)圓柱形（見圖1、圖4和圖5b)圓錐形（見圖2注：在兩點(diǎn)和四點(diǎn)加載條件下，在等截面圓柱試樣標(biāo)距部分的測(cè)試材料承受相等的最大應(yīng)力。對(duì)于所有5GB/T4337—202×DMdrFSLx圖1圓柱形試樣—單點(diǎn)加力D試樣夾持部分或試樣加載端部直徑M彎矩F外加力x固定的承載面與應(yīng)力測(cè)量平面之間的距離圓錐形試樣—單點(diǎn)加力GB/T4337—202×DMdrFSLx圖3漏斗形試樣—單點(diǎn)加力DMdrFSL圖4圓柱形試樣—兩點(diǎn)加力7GB/T4337—202×DMdrFSL1,L2力臂長度注：L1=L2=L圖5圓柱形試樣—四點(diǎn)加力DMdFLS圖6漏斗形試樣—兩點(diǎn)加力GB/T4337—202×D試樣夾持部分或試樣加載端部直徑MrF外加力SL1,L2力臂長度注：L1=L2=L圖7漏斗形試樣—四點(diǎn)加力上述的每種形狀，試驗(yàn)部分都應(yīng)是圓形橫截面。典型等截面圓柱試樣和漏斗形試樣形狀及相關(guān)尺寸分別如圖8和圖9所示。9GB/T4337—202×圖8圓柱形光滑試樣圖9圓弧形光滑試樣試驗(yàn)部分的形狀應(yīng)根據(jù)所用試驗(yàn)機(jī)的加力方式設(shè)計(jì)。對(duì)于圓柱形或漏斗形試樣可以簡支梁或懸臂梁一點(diǎn)或兩點(diǎn)加力，圓錐形試樣只能采用懸臂梁單點(diǎn)加力方式。圖1～圖7為各種方式的原理圖，顯示了各種情況下的彎矩和名義應(yīng)力圖。不同類型的試樣給出的疲勞試驗(yàn)結(jié)果可能不同。推薦試驗(yàn)采用使盡可能多的材料體積承受高應(yīng)力的方法。使用單點(diǎn)加載時(shí)應(yīng)非常小心。一個(gè)主要缺點(diǎn)是，沿試樣的彎矩不是恒定的。應(yīng)力最大的截面和相應(yīng)的應(yīng)力不僅取決于試樣幾何形狀，還取決于水平臂的長度。對(duì)于這種類型的機(jī)器，建議使用圓柱形漏斗形狀試樣，因?yàn)檩^高的應(yīng)力接近為最小直徑截面計(jì)算的應(yīng)力。經(jīng)驗(yàn)表明，試驗(yàn)部分的橫截面積與夾持部分的橫截面積比推薦至少為1:2。建議使用不會(huì)導(dǎo)致較大應(yīng)力集中的夾具。對(duì)于某些材料高應(yīng)力和高速旋轉(zhuǎn)可能會(huì)引起試樣發(fā)熱。如果出現(xiàn)這種情況，應(yīng)減小試樣承受高應(yīng)力的材料體積或降低試驗(yàn)頻率（見10.3）。如果采用冷卻試樣的方式，冷卻介質(zhì)不得與試驗(yàn)材料發(fā)生反應(yīng)。應(yīng)選取與試樣發(fā)生最小反應(yīng)的介質(zhì)，試驗(yàn)介質(zhì)應(yīng)在報(bào)告中注明。6.2試樣尺寸同一批疲勞試驗(yàn)所使用的試樣應(yīng)具有相同的直徑、相同的形狀和尺寸公差。為了準(zhǔn)確計(jì)算施加的力，每支試樣實(shí)際最小直徑的測(cè)量應(yīng)精確至0.01mm。試驗(yàn)前應(yīng)確保測(cè)量試樣尺寸時(shí)不損傷試樣表面。對(duì)于承受恒定彎曲的圓柱形試樣（見圖4和圖5）試驗(yàn)部分的平行度應(yīng)保證在0.025mm以內(nèi)。對(duì)于其他形狀的圓柱形試樣（見圖1）試驗(yàn)部分的平行度應(yīng)保證在0.05mm以內(nèi)。試樣夾持部分與實(shí)驗(yàn)部分的過渡圓弧半徑不應(yīng)小于3d。對(duì)于漏斗形試樣，試驗(yàn)部分的圓弧半徑不應(yīng)小于5d。圖8顯示了圓柱形試樣的形狀和尺寸。推薦直徑d為6mm、7.5mm和9.5mm。直徑d的偏差應(yīng)不大于0.005d。圖9為推薦的高溫疲勞試驗(yàn)漏斗形光滑試樣（危險(xiǎn)截面）。7試樣制備GB/T4337—202×7.1總則在測(cè)定材料的旋轉(zhuǎn)棒彎曲疲勞特性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意以下試樣制備的要求。如果試驗(yàn)程序是為了測(cè)定與試樣制備要求不相符的某一因素（表面處理，氧化等）的影響，就有可能偏離試樣制備的要求。各種情況的任何偏離都應(yīng)在報(bào)告中注明。7.2取樣和標(biāo)記取樣部位、取樣方向和試樣類型應(yīng)按有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或雙方協(xié)議。從半成品或零件上取樣對(duì)試驗(yàn)結(jié)果會(huì)有影響。因此很有必要在完全了解情況的條件下取樣。取樣圖應(yīng)附加到試驗(yàn)報(bào)告，應(yīng)清晰地表明：—每支試樣的位置；—半成品產(chǎn)品加工的特征方向（軋制方向，擠壓方向等—每支試樣的標(biāo)識(shí)。試樣在加工的每個(gè)階段都應(yīng)有標(biāo)識(shí)。應(yīng)采取可靠的方法保證加工過程中標(biāo)識(shí)不會(huì)消失或影響試驗(yàn)的結(jié)果。每支試樣在完成最終機(jī)加工的時(shí)候，需要在試樣兩端頭刻上唯一性標(biāo)識(shí)，保證在試樣疲勞試驗(yàn)斷裂后,每一半段試樣都能被清晰地識(shí)別。7.3加工過程7.3.1試驗(yàn)材料的熱處理如果在粗加工之后進(jìn)行熱處理，建議在熱處理之后進(jìn)行最終的拋光。否則應(yīng)在真空或惰性氣體下進(jìn)行熱處理防止試樣的氧化。熱處理不應(yīng)改變被研究材料的顯微結(jié)構(gòu)特性。熱處理的細(xì)節(jié)和機(jī)加工過程應(yīng)在試驗(yàn)結(jié)果中注明。7.3.2機(jī)械加工要求機(jī)械加工可能在試樣表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這些殘余應(yīng)力可能是機(jī)加工階段的熱梯度、或材料變形或顯微結(jié)構(gòu)的變化引起的。殘余應(yīng)力的影響在高溫疲勞試驗(yàn)時(shí)不需考慮，這是因?yàn)闅堄鄳?yīng)力在試樣保溫過程中已全部或部分釋放。然而應(yīng)該采取合適的機(jī)加工方式來減小殘余應(yīng)力，尤其是在最終拋光階段。對(duì)于較硬的材料，選取磨削加工工藝更好?！ハ鳎涸嚇幽ハ髑暗募庸び嗔繛?0.1mm，以不超過0.005mm/轉(zhuǎn)的磨削速度進(jìn)行磨削?！獟伖猓河妙w粒逐漸減小的不同砂紙去除掉最后的0.025mm加工余量。推薦最終的拋光方向應(yīng)沿著試樣軸線。材料顯微結(jié)構(gòu)的改變可能由于機(jī)加工過程中溫度的升高和應(yīng)變硬化而引起，它可能產(chǎn)生相變或者更多情況下會(huì)發(fā)生表面的再結(jié)晶。由于試驗(yàn)的材料不再是原始材料而導(dǎo)致試驗(yàn)無效。有些材料由于某些元素或化合物的存在而影響力學(xué)性能。典型的例子就是氯離子對(duì)鋼和鈦合金的影響。在切削過程中應(yīng)避免這些元素。建議在試樣保存之前清洗和去油。7.3.3試樣的表面狀態(tài)試樣的表面狀態(tài)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響。這種影響通常與下列一種或多種因素有關(guān)：——試樣表面粗糙度；——表面殘余應(yīng)力的存在；——材料顯微結(jié)構(gòu)的改變；——污染物的引入。下面的建議將使這些因素的影響降到最小。表面狀態(tài)用平均粗糙度或當(dāng)量值來定量化。試樣表面狀態(tài)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響很大程度上依賴于試驗(yàn)條件，這一影響會(huì)被試樣的表面腐蝕或塑性變形而減輕.在各種試驗(yàn)條件下試樣的平均表面粗糙度Ra推薦小于0.2μm。另外一個(gè)因素是局部的加工劃痕。試樣的最終加工要去除所有車削過程中的環(huán)向劃痕。用大約20倍的光學(xué)儀器檢查試樣表面，不允許有環(huán)向劃痕。對(duì)于具有切向混合圓角的試樣，通常在圓角半徑到圓柱形試驗(yàn)截面的過渡處觀察到底切。GB/T4337—202×這種咬邊可能會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域試樣的最先失效。底切不容易測(cè)量，但可以通過在平面角度下對(duì)表面反射進(jìn)行可見檢查來發(fā)現(xiàn)。不允許有可見的咬邊。如果試樣未按照7.3.2中規(guī)定的程序制造，或者對(duì)正確的機(jī)加工存在疑問，建議測(cè)量或評(píng)估：——?dú)堄鄳?yīng)力狀態(tài)，優(yōu)選殘余應(yīng)力隨深度的分布；——表面粗糙度剖面；——表面硬度；并將觀察到的值與測(cè)試結(jié)果一起說明，以便于對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行明確解釋。7.3.4尺寸檢查應(yīng)在每個(gè)試樣上測(cè)量直徑。對(duì)于具有平行標(biāo)距長度的試樣，應(yīng)沿標(biāo)距至少在三個(gè)位置測(cè)量直徑。應(yīng)使用不損傷試樣的方法進(jìn)行測(cè)量。7.4儲(chǔ)存與運(yùn)輸已制備好的試樣應(yīng)妥善保存以避免任何損傷（接觸的劃痕，氧化等）。推薦使用帶封頭的獨(dú)立包裝的盒子或試管。某些情況下在真空容器或填滿硅膠的干燥器中儲(chǔ)存樣品是必要的。盡量避免運(yùn)輸試樣。在運(yùn)輸過程中不應(yīng)接觸試樣標(biāo)距或試樣截面部分。然而，一旦發(fā)生,用酒精清潔試樣是允許的。8試驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)確度可使用不同類型的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，圖1至圖7展示了幾種主要類型試驗(yàn)機(jī)的原理。圖10顯示了一種旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞機(jī)的試驗(yàn)原理。試驗(yàn)機(jī)的操作應(yīng)滿足如下要求：彎矩誤差的最大允許值為±1%（見附錄A）。1電動(dòng)機(jī)；2三角皮帶；3砝碼；4吊桿；5按鈕；6計(jì)數(shù)減速器；7軟軸；8左主軸箱；9彈簧夾頭；10試樣；11右主軸箱；12吊鉤；13指針；14平衡錘；15計(jì)數(shù)器；16杠桿；17手輪圖10旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)的原理圖GB/T4337—202×9加熱裝置和溫度測(cè)量裝置9.1試樣用電阻爐等加熱裝置加熱。9.2試樣工作部分應(yīng)在爐膛長度內(nèi)，爐溫應(yīng)保持均勻，滿足10.5.3的要求。9.3測(cè)量或記錄溫度所用的熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線和控溫、測(cè)溫儀表都應(yīng)定期進(jìn)行檢定。檢定周期應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和客戶要求，并方便計(jì)量操作。9.4溫度指示裝置的最小分辨力為0.5℃,其最大允許誤差為±1℃。10試驗(yàn)程序10.1安裝試樣每個(gè)試樣應(yīng)安裝在試驗(yàn)機(jī)中，要避免試驗(yàn)部分承受（施加力以外的）應(yīng)力。如果通過分體式夾頭將傳遞力的軸承固定在試樣上，在某些情況下，在將試樣安裝到試驗(yàn)機(jī)之前，可能需要將這些軸承定位并完全擰緊，以防止施加初始扭轉(zhuǎn)應(yīng)變。如果固定方法采用過盈配合，則可能需要類似的做法。為了避免試驗(yàn)過程中的震動(dòng)，試樣的同軸度和試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸應(yīng)保持接近的極限值之內(nèi)。主軸的徑向最大跳動(dòng)量為±0.025mm，對(duì)于單點(diǎn)或兩點(diǎn)加載懸臂試驗(yàn)機(jī)自由端的徑向最大跳動(dòng)量為±0.013mm。對(duì)于其他類型的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，實(shí)際工作部分兩端的徑向跳動(dòng)量不應(yīng)大于±0.013mm。施加力之前應(yīng)滿足所需要的同軸度。10.2加力杠桿比應(yīng)根據(jù)附錄A進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)于給定應(yīng)力，在彎曲條件下計(jì)算力或質(zhì)量的具體公式通常在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)的用戶手冊(cè)中給出。計(jì)算出的試驗(yàn)力可參照表2。F力的設(shè)置：——直接加力系統(tǒng)；——等于F的質(zhì)量除以固定杠桿比Mlr；——通過調(diào)整杠桿和平衡機(jī)器杠桿上的力標(biāo)度F。杠桿比應(yīng)按照本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A進(jìn)行標(biāo)定。試驗(yàn)應(yīng)力按表2計(jì)算：表2不同類型試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)應(yīng)力計(jì)算和加荷表試驗(yàn)機(jī)類型F圓柱形試樣或漏斗形試樣單點(diǎn)彎曲加載r-s圓錐形試樣單點(diǎn)彎曲加載兩點(diǎn)彎曲加載（圖4和圖6）或四點(diǎn)彎曲加載（圖5和圖7）GB/T4337—202×每支試樣達(dá)到全載的總過程應(yīng)該是相同的。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，在施力之前使其達(dá)到所需要的轉(zhuǎn)速，以遞增和連續(xù)的方式，平穩(wěn)而無沖擊地將力加到規(guī)定值。如果要求特殊的頻率，對(duì)試驗(yàn)機(jī)的轉(zhuǎn)速要做相應(yīng)調(diào)整。10.3頻率的選取選擇的頻率應(yīng)適合于材料、試樣和試驗(yàn)機(jī)的組合。對(duì)于給定試驗(yàn)系列，試驗(yàn)頻率應(yīng)當(dāng)相同。試驗(yàn)過程中應(yīng)避免試樣震動(dòng)。對(duì)于高溫試驗(yàn)，溫度應(yīng)保持在10.5.3中規(guī)定的允許溫度波動(dòng)范圍內(nèi)。試驗(yàn)頻率通常在15Hz～200Hz之間（對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為900r/min～12000r/min）。高速旋轉(zhuǎn)下的試樣可能會(huì)發(fā)生自熱，對(duì)疲勞壽命和強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生影響。如果發(fā)生此類情況，建議降低試驗(yàn)頻率。在室溫下的試驗(yàn)，試樣的自熱應(yīng)檢測(cè)和記錄。如果試樣溫度超過35℃,則應(yīng)進(jìn)行測(cè)量并報(bào)告。試樣溫度不應(yīng)超過對(duì)試驗(yàn)材料疲勞性能沒有影響的數(shù)值。如果有疑問，應(yīng)進(jìn)行較低頻率和溫度的參考試驗(yàn)，以證明試驗(yàn)頻率和溫度不受影響。10.4終止試驗(yàn)試驗(yàn)一直進(jìn)行到試樣失效或達(dá)規(guī)定循環(huán)次數(shù)（例如107或108）時(shí)終止。如失效位置發(fā)生在試樣標(biāo)距以外，則試驗(yàn)結(jié)果無效。10.5高溫試驗(yàn)步驟10.5.1由于旋轉(zhuǎn)棒彎曲疲勞試驗(yàn)的特性，可能無法直接測(cè)量溫度。正因?yàn)榇?，有必要使用以靜態(tài)方式校準(zhǔn)的間接溫度測(cè)量。10.5.2測(cè)量試樣溫度有三種方法。第一種測(cè)量方法，也是推薦的方法，間接測(cè)量法（即熱電偶的熱端不直接接觸試樣工作表面，而與其相距1mm~2mm）。當(dāng)使用間接測(cè)量法時(shí)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建立試樣表面溫度與熱電偶顯示溫度之間的關(guān)系。這種關(guān)系用于導(dǎo)出修正因子，用于控制試樣溫度。第二種方法使用直接測(cè)量法，即熱電偶熱端直接接觸試樣工作表面。使用這種方法需要定期停止試驗(yàn)機(jī)，移除負(fù)載，然后測(cè)量試樣表面的溫度。第三種方法是對(duì)加熱裝置進(jìn)行靜態(tài)校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)是使用一個(gè)待測(cè)試的試樣（具有相同的幾何形狀和材料）進(jìn)行的，在該樣本中心焊接了熱電偶：——對(duì)于漏斗形試樣一支熱電偶；——對(duì)于試樣平行長度小于15mm的等截面圓柱形試樣，二支熱電偶（放置在平行長度1/3和2/3位置處——對(duì)于試樣平行長度大于15mm的等截面圓柱形試樣，三支熱電偶（放置在平行長度該方法的目的是建立試樣溫度和加熱爐溫度之間的關(guān)系。應(yīng)記錄測(cè)量結(jié)果。在試驗(yàn)過程中，觀察加熱爐溫度，以確保試樣溫度符合試驗(yàn)條件。注2：位于熔爐內(nèi)靠近試樣表面的固定點(diǎn)上的參考熱電偶能夠檢測(cè)和測(cè)量溫度漂移以及試樣的自加熱，10.5.3開始試驗(yàn)前，應(yīng)將試樣加熱至規(guī)定溫度并穩(wěn)定約半小時(shí)。在整個(gè)試驗(yàn)循環(huán)期間，指示GB/T4337—202×試樣溫度的波動(dòng)應(yīng)在0.6%試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)或3℃,以較大者為準(zhǔn)。試樣工作部分應(yīng)在爐膛長度內(nèi)，溫度梯度不大于15℃。針對(duì)典型的樣機(jī)建立試樣標(biāo)距長度的溫度梯度。一種方法是將沿標(biāo)距長度捆綁三支熱電偶的試樣放進(jìn)試驗(yàn)機(jī)的加熱爐內(nèi),安裝好爐子的測(cè)溫和控溫?zé)犭娕迹瑢t子加熱到試驗(yàn)溫度，待爐子在設(shè)定溫度穩(wěn)定后，測(cè)量溫度并導(dǎo)出溫度梯度。10.5.4溫度測(cè)量裝置在室溫發(fā)生變化時(shí)能穩(wěn)定在±1℃。應(yīng)探測(cè)并測(cè)量控制溫度的任何漂移（見10.5.2）。對(duì)于出現(xiàn)控制溫度漂移以及試樣溫度漂移的試驗(yàn)，應(yīng)參照GB/T24176確定結(jié)果的有效性。11試驗(yàn)報(bào)告在疲勞試驗(yàn)報(bào)告中，應(yīng)包括以下信息：a)本文件編號(hào)；b)被測(cè)材料和材料的冶金特性。材料制造時(shí)參照的標(biāo)準(zhǔn)；c)加力方式和所用試驗(yàn)機(jī)類型；d)試樣的類型，尺寸和表面狀態(tài)，加力的點(diǎn)數(shù)；e)應(yīng)力循環(huán)的頻率；f)試驗(yàn)溫度，如果試樣自發(fā)熱溫度超過35℃,應(yīng)注明試樣溫度；g)每天室溫和濕度的最大和最小值；h)試驗(yàn)結(jié)束判據(jù)，例如106，107，108循環(huán)周次或試樣完全失效或其他標(biāo)準(zhǔn)；i)試驗(yàn)過程中與要求條件的任何偏離；j)試驗(yàn)結(jié)果。關(guān)于疲勞試驗(yàn)的可選信息可以添加到試驗(yàn)報(bào)告中?？蛇x信息應(yīng)與強(qiáng)制性數(shù)據(jù)明確分開，以避免混淆。附錄B給出了一個(gè)試驗(yàn)報(bào)告的例子。12試驗(yàn)結(jié)果的表述12.1表格的表達(dá)形式疲勞試驗(yàn)結(jié)果最好以表格形式報(bào)告，但并非必須如此。使用表格時(shí)，表格至少應(yīng)包括試樣的標(biāo)識(shí)、試驗(yàn)程序、試樣在原始材料中的取樣方向（與表面的距離、相對(duì)于表面的方向、相對(duì)于銑削方向的方向）、試樣在試驗(yàn)機(jī)中的取向、裂紋萌生的位置（相對(duì)于定義位置測(cè)量的長度、相對(duì)于原始材料樣塊中試樣定義方向的角度）、試驗(yàn)應(yīng)力范圍、疲勞壽命或試驗(yàn)結(jié)束前的循環(huán)周次。12.2圖形表達(dá)形式最普遍的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖形表達(dá)形式是S-N（應(yīng)力—壽命）曲線，如圖11所示。以橫坐標(biāo)表示疲勞壽命Nf，對(duì)數(shù)標(biāo)尺；以縱坐標(biāo)表示最大應(yīng)力，應(yīng)力范圍或應(yīng)力幅，單位為MPa，對(duì)數(shù)標(biāo)尺或線性標(biāo)尺。GB/T4337—202×X疲勞壽命,Nf對(duì)S-N圖進(jìn)行分析的目的是將測(cè)試數(shù)據(jù)擬合成合適的數(shù)學(xué)關(guān)系，以生成約50%失效概率的曲線。通常，數(shù)據(jù)存在于多個(gè)應(yīng)力下，并表示連續(xù)的單一分布，該分布是對(duì)數(shù)正態(tài)分布，具有作為應(yīng)力函數(shù)的恒定方差。關(guān)于S-N曲線的統(tǒng)計(jì)估計(jì)，請(qǐng)參見GB/T24176。S-N曲線圖上至少應(yīng)包括材料牌號(hào)，材料的級(jí)別及拉伸性能，試樣的表面狀態(tài)，缺口試樣的應(yīng)力集中系數(shù)（如適用疲勞試驗(yàn)的類型，試驗(yàn)頻率，環(huán)境，試驗(yàn)溫度和相對(duì)濕度。13測(cè)量不確定度13.1總則測(cè)量不確定度分析有助于識(shí)別測(cè)量結(jié)果不一致的主要來源。基于本文件的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和材料屬性數(shù)據(jù)庫具有對(duì)測(cè)量不確定度的固有貢獻(xiàn)。因此，對(duì)測(cè)量不確定度做進(jìn)一步調(diào)整導(dǎo)致產(chǎn)品不合格的風(fēng)險(xiǎn)是不合適的。因此，根據(jù)本程序得出的不確定度估計(jì)值僅供參考。13.2試驗(yàn)條件考慮到測(cè)量的不確定性，不應(yīng)調(diào)整本文件中規(guī)定的試驗(yàn)條件和限值。13.3試驗(yàn)結(jié)果估計(jì)的測(cè)量不確定度不應(yīng)與測(cè)量結(jié)果相結(jié)合，以評(píng)估是否符合產(chǎn)品規(guī)范。關(guān)于不確定度的考慮，見參考文獻(xiàn)[6]，該文獻(xiàn)為金屬材料旋轉(zhuǎn)棒彎曲疲勞性能的不確定度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)過程提供了指南。GB/T4337—202×(規(guī)范性附錄)旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)彎距的校驗(yàn)A.1總則旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)的校驗(yàn)方法有兩種，這兩種方法都可以用，并且能給出可比結(jié)果。第一種方法是尺寸測(cè)量和后續(xù)的計(jì)算方法；第二種方法是應(yīng)變片試樣法。這兩種方法都可以用，并且能給出可比結(jié)果。本附錄列出了校驗(yàn)設(shè)備，校驗(yàn)前的檢查，校驗(yàn)步驟（尺寸測(cè)量或應(yīng)變片試樣法校驗(yàn)數(shù)據(jù)的評(píng)估和接受標(biāo)準(zhǔn)。A.2需校驗(yàn)設(shè)備A.2.1總則一系列設(shè)備用于旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)的校驗(yàn)。通過標(biāo)定合格的砝碼或力傳感器保證可以溯源的力值。如果試驗(yàn)機(jī)包含杠桿和游碼，在校驗(yàn)機(jī)器時(shí)需要同時(shí)使用標(biāo)定合格的砝碼和力傳感器。力臂的長度測(cè)量需要使用標(biāo)定過的千分尺或卡尺。A.2.2砝碼質(zhì)量在校驗(yàn)過程中加力的砝碼質(zhì)量的精度應(yīng)優(yōu)于或等于±0.1%，并且至少每5年要溯源到國家基準(zhǔn)。A.2.3力傳感器用于校驗(yàn)力值的測(cè)力儀或加力單元應(yīng)該按照GB/T13634進(jìn)行標(biāo)定。測(cè)力儀的等級(jí)應(yīng)等于A.2.4尺寸測(cè)量用于旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)尺寸測(cè)量的測(cè)微儀或卡尺的分辨力至少為0.01mm，測(cè)量誤差應(yīng)在0.03mm以內(nèi)。A.3校驗(yàn)前試驗(yàn)機(jī)的檢查在校驗(yàn)前應(yīng)檢查試驗(yàn)機(jī)各零部件的磨損情況，如有必要，應(yīng)更換相應(yīng)部件。任何零部件的更換都應(yīng)在設(shè)備維護(hù)記錄上注明。A.4尺寸測(cè)量的校驗(yàn)步驟A.4.1總則旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)可以通過尺寸測(cè)量和力值測(cè)量組合進(jìn)行校驗(yàn)。各種杠桿臂將力轉(zhuǎn)換成施加給試樣的彎矩，需要非常精確地測(cè)量力臂的長度（見A.4.3）。加力系統(tǒng)的校驗(yàn)方法依GB/T4337—202×賴于具體使用的力值系統(tǒng)的來源——來源于一系列砝碼，杠桿和游標(biāo)系統(tǒng)或使用載荷單元的加力系統(tǒng)。在校驗(yàn)時(shí)使用諸如圖A.1的專門裝置校驗(yàn)施加的力。圖A.1四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)分力測(cè)量裝置的示意圖A.4.2溫度穩(wěn)定化將校驗(yàn)裝置在校驗(yàn)環(huán)境下放置足夠長的時(shí)間以達(dá)到溫度的平衡與穩(wěn)定。記錄校驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)的溫度。A.4.3平均力臂的測(cè)量利用測(cè)微尺或卡尺在力臂的兩側(cè)，測(cè)量彎距力臂長度L（對(duì)于四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)為L1和L2 重復(fù)測(cè)量三次（見圖1至圖7和A.2）。計(jì)算各次測(cè)量的平均值，并記為平均彎距力臂長度L，每次測(cè)量之間的差異不應(yīng)大于5%。對(duì)于四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)，L1和L2的測(cè)量平均值之差應(yīng)在1%GB/T4337—202×圖A.2力臂測(cè)量的原理圖平均力臂用于表2公式計(jì)算產(chǎn)生所需試驗(yàn)應(yīng)力的力值。A.4.4加載杠桿比的測(cè)量包含杠桿裝置的機(jī)器設(shè)計(jì)之初是放大有效載荷或?qū)⒌怪玫牧χ缔D(zhuǎn)化為正置力值。杠桿系統(tǒng)是試驗(yàn)機(jī)的一部分，所以要求測(cè)量杠桿比。通過準(zhǔn)確地測(cè)量杠桿臂和支點(diǎn)間的距離，或利用載荷傳感器和標(biāo)定合格砝碼對(duì)機(jī)器進(jìn)行校準(zhǔn)。應(yīng)記錄杠桿放大比并用于試驗(yàn)載荷的計(jì)算。注：參考ISO7500-2標(biāo)準(zhǔn)中利用力傳感器進(jìn)行杠桿比的測(cè)量。A.4.5校驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算—試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)誤差,qA.4.5.1包含力傳感器和加力單元的試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)誤差相對(duì)誤差q用力真值平均值的百分?jǐn)?shù)表示，用公式A.1計(jì)算：q=×100………………（A.1）其中Fi是被校驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)施加的力值。GB/T4337—202×A.4.5.2通過砝碼加力的試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)誤差對(duì)于通過砝碼加力的試驗(yàn)機(jī)的相對(duì)誤差q是砝碼標(biāo)定證書中的百分比誤差。當(dāng)機(jī)器包含加載杠桿時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的相對(duì)誤差q是砝碼標(biāo)定證書中的百分比誤差與杠桿比的乘積。A.4.5.3吊稱和游碼加力試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)誤差吊稱和游碼加力試驗(yàn)機(jī)的相對(duì)力值精度q由兩部分組成。一部分是產(chǎn)生吊桿重量的砝碼質(zhì)量的精度（c這部分可以通過砝碼的標(biāo)定證書得到。第二部分是游碼的分辨力（d通過觀察可以得到。吊稱和游碼加力試驗(yàn)機(jī)的最小可分辨的質(zhì)量me通過在刻度上朝向力增加的方向移動(dòng)2mm來獲得。當(dāng)載荷的游碼與吊秤的重量組合成一體時(shí)，me等于游標(biāo)載荷的增量。最小的可分辨的質(zhì)量me被試驗(yàn)機(jī)最低工作載荷除得的百分比作為力值相對(duì)誤差d的輸入。通過公式A.2組合c和d得到：……………………A.4.6校驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算—試驗(yàn)機(jī)力值相對(duì)重復(fù)性誤差,bA.4.6.1包含力傳感器和加力單元的試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)重復(fù)性誤差重復(fù)性誤差b指每一待測(cè)力值的最大與最小值的差相對(duì)于力真值平均值的百分?jǐn)?shù)，公式A.3給出：×100………………A.4.6.2通過砝碼加力的試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)重復(fù)性誤差重復(fù)性誤差b指每一待測(cè)力值的最大與最小值的差相對(duì)于力真值平均值的百分?jǐn)?shù)，可以從試驗(yàn)砝碼的標(biāo)定證書得到。A.4.6.3吊稱和游碼加力試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)重復(fù)性誤差GB/T4337—202×力值的相對(duì)重復(fù)性誤差通過試驗(yàn)可以得到。操作員將吊稱的重量固定在杠桿的一預(yù)先定義位置。重復(fù)測(cè)量五次。按照GB/T13634標(biāo)定的一級(jí)測(cè)力儀用于測(cè)量施加的試驗(yàn)力。重復(fù)性誤差b指每一待測(cè)力值的最大值與最小值的差相對(duì)于力真值平均值的百分?jǐn)?shù)，公式A.3給出。A.4.7校驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算—力臂相對(duì)誤差,q’相對(duì)誤差q’用力臂平均值的百分?jǐn)?shù)表示，公式A.4給出：×100……………………其中為Ls力臂的名義值；L為測(cè)量力臂的平均值。A.4.8校驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算—力矩的相對(duì)誤差,q”力矩的相對(duì)誤差q”用公式A.5給出：q''=q+q'=×100……………A.4.9校驗(yàn)參數(shù)所需特性各校驗(yàn)參數(shù)最大允許誤差值如下：a)力值的相對(duì)誤差（q）:最大±1%；b)力值的相對(duì)重復(fù)性誤差（b）:最大1%；c)力臂相對(duì)誤差（q’最大±0.3%；d)力矩的相對(duì)誤差（q”最大±1.3%。A.5應(yīng)變片試樣的校驗(yàn)步驟A.5.1總則校驗(yàn)旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)的第二種方法是利用與試驗(yàn)設(shè)計(jì)相近的應(yīng)變片試樣。準(zhǔn)備應(yīng)變片校驗(yàn)試樣時(shí)，應(yīng)在粘應(yīng)變片之前測(cè)量最大應(yīng)力位置處的尺寸。非常典型校驗(yàn)試樣是在沿著試樣軸線在標(biāo)距長度的最小橫截面處粘貼兩個(gè)應(yīng)變片（應(yīng)變片1和應(yīng)變片2兩應(yīng)變片相距為180°。也可使用沿著試樣軸線在標(biāo)距長度的最小橫截面處粘貼一個(gè)應(yīng)變片（應(yīng)變片1）的試樣。根據(jù)應(yīng)變片的彈性模量、試樣材料、粘貼應(yīng)變片處試樣直徑d，通過表2中的相關(guān)公式GB/T4337—202×將應(yīng)變片的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為施加的外力。通過這一關(guān)系可以得到后續(xù)試驗(yàn)所施加的力。A.5.2溫度穩(wěn)定化校驗(yàn)儀器時(shí)要保證足夠的時(shí)間使溫度達(dá)到平衡并穩(wěn)定。記錄每一測(cè)力過程開始和結(jié)束時(shí)的溫度。必要時(shí)利用GB/T13634中的公式對(duì)力值系統(tǒng)進(jìn)行溫度修正。A.5.3系統(tǒng)調(diào)整為了保證試驗(yàn)機(jī)處于良好的工作狀態(tài)，有必要對(duì)疲勞試驗(yàn)機(jī)和力測(cè)量系統(tǒng)在測(cè)量的起始力和最大力之間反復(fù)測(cè)量3次。對(duì)于第3次施加的力回到零點(diǎn)后，如果必要，將測(cè)力儀置零。A.5.4試驗(yàn)力的選擇力值的校驗(yàn)點(diǎn)數(shù)一般不少于5點(diǎn)，盡量均勻分布，通常從最大力的20%（或所用最小力）的較小者開始到試驗(yàn)機(jī)的最大力。A.5.5懸臂梁試驗(yàn)機(jī)A.5.5.1對(duì)于單點(diǎn)加載的試驗(yàn)機(jī)，應(yīng)使用盡可能小尺寸的應(yīng)變片來校驗(yàn)施加的力，以避免測(cè)量的平均化。A.5.5.2應(yīng)變片試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)馬達(dá)一側(cè)，不與彎距力臂側(cè)相連。應(yīng)變片與應(yīng)變采集器相連，并檢查信號(hào)的連續(xù)性。應(yīng)變片試樣，試驗(yàn)機(jī)各部件和電子儀器應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境下穩(wěn)定30分鐘。穩(wěn)定后將各個(gè)電子信號(hào)調(diào)零。A.5.5.3對(duì)應(yīng)變片試樣施加彎曲力臂，并與加力系統(tǒng)相連。然后轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)變片試樣，直到得到應(yīng)變1輸出信號(hào)的最大值；并記錄該值。在整個(gè)力值范圍，重復(fù)該過程，在每一次轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)變片試樣時(shí)，要保證得到最大彎曲應(yīng)變。A.5.5.4通過增加已知質(zhì)量的砝碼來增加力值；對(duì)于吊稱和游碼的加力系統(tǒng)，通過增加吊桿上的游碼重量來增加力值。A.5.5.5當(dāng)整個(gè)加力過程完成后，去除掉試驗(yàn)力（但彎曲力臂仍保留將應(yīng)變片試樣轉(zhuǎn)動(dòng)180°度。啟動(dòng)第二個(gè)加力過程，取應(yīng)變2的最大輸出值；對(duì)于單個(gè)應(yīng)變片試樣，取壓縮應(yīng)變的最大輸出值。A.5.5.6上述過程完成后，去除掉加力系統(tǒng)和彎曲力臂；記錄應(yīng)變片最終輸出值。然后根據(jù)應(yīng)變片的彈性模量、試樣材料、粘貼應(yīng)變片處試樣直徑d，通過表2中此類試驗(yàn)機(jī)的相關(guān)公式將應(yīng)變片的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為施加的外力。A.5.6四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)A.5.6.1對(duì)于四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)，校驗(yàn)過程與A.5.5相同，唯一的不同是試樣的初始裝夾。將應(yīng)變片試樣靠近試驗(yàn)機(jī)馬達(dá)一段先安裝，保持遠(yuǎn)離馬達(dá)一端處于自由狀態(tài)。將應(yīng)變片與應(yīng)變片GB/T4337—202×調(diào)節(jié)箱相連，檢查信號(hào)的連續(xù)性；隨后，講試樣、試驗(yàn)機(jī)各部件和電氣元件熱穩(wěn)定30分鐘。之后，按照A.5.5.1調(diào)節(jié)電氣信號(hào)零點(diǎn)。A.5.6.2將試樣的非馬達(dá)端與試驗(yàn)機(jī)連接，將軸承支座與加力系統(tǒng)相連。然后按照校驗(yàn)步驟，按照A.5.5.2到A.5.5.4讀取每一級(jí)加載力對(duì)應(yīng)得最大彎曲應(yīng)變輸出。一旦三次重復(fù)性加載條件下的所有數(shù)據(jù)都記錄下來后，根據(jù)應(yīng)變片的彈性模量、試樣材料、粘貼應(yīng)變片處試樣直徑d，通過表2中此類試驗(yàn)機(jī)的相關(guān)公式按照A.5.5將應(yīng)變片的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為施加的外力。A.5.7利用應(yīng)變片試樣校驗(yàn)機(jī)器當(dāng)試驗(yàn)機(jī)處于零外加重量的時(shí)候，利用應(yīng)變片試樣校驗(yàn)過程獲得的數(shù)據(jù)建立試驗(yàn)機(jī)初始載荷（對(duì)試樣施加的最小力建立施加力和試樣力之間的關(guān)系。這一關(guān)系隨后用于建立特定試驗(yàn)應(yīng)力，并按照A.5.8和A.5.9的分類測(cè)定相關(guān)輸入。A.5.8校驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算—試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)誤差,qA.5.8.1包含力傳感器和加力單元的試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)誤差相對(duì)誤差q用力真值平均值的百分?jǐn)?shù)表示，公式A.1給出。A.5.8.2通過砝碼加力的試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)誤差對(duì)于通過砝碼加力的試驗(yàn)機(jī)的相對(duì)誤差q是砝碼標(biāo)定證書中的百分比誤差。當(dāng)機(jī)器包含加載杠桿時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的相對(duì)誤差q是砝碼標(biāo)定證書中的百分比誤差與杠桿比的乘積。A.5.8.3吊稱和游碼加力試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)誤差吊稱和游碼加力試驗(yàn)機(jī)的相對(duì)力值精度q由兩部分組成。一部分是產(chǎn)生吊桿重量的砝碼質(zhì)量的精度（c這部分可以通過砝碼的標(biāo)定證書得到。第二部分是游碼的分辨力（d通過觀察可以得到。吊稱和游碼加力試驗(yàn)機(jī)的最小可分辨的質(zhì)量me通過在刻度上朝向力增加的方向移動(dòng)2mm來獲得。當(dāng)載荷的游碼與吊秤的重量組合成一體時(shí)，me等于游標(biāo)載荷的增量。最小的可分辨的質(zhì)量me被試驗(yàn)機(jī)最低工作載荷除得的百分比作為力值相對(duì)誤差d的輸入。通過公式A.2組合c和d得到。A.5.9校驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算—試驗(yàn)機(jī)力值相對(duì)重復(fù)性誤差,bA.5.9.1