【儀表網 行業標準】近日，天津大學、上海華龍測試儀器有限公司、力試(上海)科學儀器有限公司、凱爾測控技術(天津)有限公司、華東理工大學、冶金工業信息標準研究院等單位發布了《T/CSTM 00831—2023 金屬材料 十字形面內雙軸疲勞試驗方法》，實施日期2023年10月21日。
金屬板材在實際服役條件下會受到平面多軸疲勞載荷的作用，在多軸載荷的作用下金屬板材常產生非比例附加強化效應并導致疲勞壽命縮短。由于單軸試驗簡單且成本低，目前對工程構件的疲勞壽命評價大多基于單軸試驗數據，但是將材料特性的評估局限于單軸測試可能會導致對工程結構中材料行為的描述出現偏差。因此在一些工業領域(如核電、航空、化工等)，研究金屬板材的多軸疲勞性能對工程技術的發展和應用十分重要。
十字形面內雙軸疲勞試驗具有應變場均勻可測，不同加載軸之間的應力比、應變率、相位差等參量均易于控制調節等優點，已成為研究金屬平板多軸力學性能的一種常用方法，被廣泛用于平面雙軸載荷下平板材料的低周、高周疲勞試驗。
本文件參照 GB/T 1.1—2020 《標準化工作導則 第 1 部分：標準化文件的結構和起草規則》，GB/T 20001.4《標準編寫規則 第 4 部分：試驗方法標準》的規定起草。
本文件規定了金屬材料十字形面內雙軸疲勞試驗方法的術語和定義、符號和說明、試驗原理、試驗設備、試樣、試驗程序、試驗結果表達及試驗報告等。
本文件適用于金屬材料在室溫或高溫下采用十字形試樣在各加載軸施加幅值恒定的加載波形，以實現比例或非比例加載路徑以及路徑變換的雙軸疲勞試驗。
試驗原理：
在室溫或高溫環境下，采用應力或應變控制方式對十字形試樣的兩組拉伸臂分別施加相同或不同的加載波形，測定十字形試樣測量區域的多軸比例或非比例疲勞性能。
儀器和設備：
1.一般要求
十字形面內雙軸疲勞試驗設備一般包括雙軸疲勞試驗機、接觸式或非接觸式的應變測量系統、加熱和溫度測量系統。
2.試驗機
2.1 十字形面內雙軸疲勞試驗采用的雙軸疲勞試驗機應符合 GB/Z 40387 的要求。可以是電液伺服式或電機驅動式，試驗機的形式可參見附錄 A。雙軸疲勞試驗機具有兩個相互垂直的加載軸，在任意軸向上夾持傳統單軸啞鈴形平板試樣進行單軸疲勞試驗，或在兩軸向上夾持十字形試樣進行雙軸疲勞試驗。在加載過程中試驗機應保證對稱加載，從而保證被加載試件的中心位置不變。
2.2 雙軸疲勞試驗機的每個加載軸都應能夠實現應變或應力控制下的閉環控制，執行正弦波、三角波或梯形波等加載波形的循環試驗，如圖 1 所示。當兩軸向加載頻率相同時，通過調整兩軸向上的加載波形和相位差，可以實現比例加載與非比例加載。各軸向的位移控制精度不低于±0.1%，最高動態頻率不低于 10 Hz，控制器的閉環控制頻率不低于 10 kHz。
2.3 測力系統
測力系統在雙軸疲勞試驗中應具有足夠大的平面內和平面外剛度。載荷傳感器精度應不低于量程的±1%，精度范圍宜在量程的 1%～100%內，且最大測量范圍應滿足試驗需要。
試驗環境：
十字形面內雙軸疲勞試驗的環境應符合以下條件：
a) 試驗裝置受到的外部機械擾動不能對加載及應變采集產生影響；
b) 試驗環境封閉，不受自然風的影響；
c) 沒有能夠影響試驗機控制和數據采集的外部電磁干擾；
d) 大氣中沒有化學和粉塵污染；
e) 室溫環境的溫度要求參見 GB/T 40410 的規定；
f) 高溫試驗的溫度一般不超過 800℃。
檢查和校準：
試驗前應對傳感器及其附屬電子元件進行校準，并應符合以下要求：
a) 測力系統按照 GB/T 16825.1、GB/T 25917.1 或 JJG 556 進行校準；
b) 非接觸視頻應變傳感器按照 GB/T 12160 進行校準；
c) 電阻應變計可以通過調整控制器的放大系數，結合標準試樣的應變讀數來進行校準。
d) 高溫試驗還應對熱電偶或測溫儀等溫度傳感器進行檢查，其中熱電偶按照 JJG 141 或 JJF 1637進行校準。
詳情請見附件。
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