[發(fā)明專利]金屬材料的等幅總應(yīng)變-壽命曲線的分段式測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010615241.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111650062B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜麗影;劉冬;凃應(yīng)宏;鄺蘭翔;姚中海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/32
• 分類號(hào): G01N3/32
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 趙龍?bào)J

本發(fā)明涉及金屬材料力學(xué)性能測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬材料的等幅總應(yīng)變?壽命曲線的分段式測(cè)試方法。本發(fā)明的金屬材料的等幅總應(yīng)變?壽命曲線的分段式測(cè)試方法，首先按照總應(yīng)變幅值從大到小的順序設(shè)定N個(gè)應(yīng)變級(jí)進(jìn)行應(yīng)變控制，每個(gè)應(yīng)變級(jí)均進(jìn)行彈塑性應(yīng)變分離，直至采集到第m個(gè)應(yīng)變級(jí)的循環(huán)壽命在7～13萬(wàn)次后停止應(yīng)變控制試驗(yàn)，以第m個(gè)應(yīng)變級(jí)的應(yīng)力幅值作為應(yīng)力控制的起始應(yīng)力幅值開(kāi)始對(duì)接下來(lái)的試樣進(jìn)行應(yīng)力控制，采集應(yīng)變控制和應(yīng)力控制過(guò)程中的彈性應(yīng)變幅值、塑性應(yīng)變幅值、循環(huán)壽命參數(shù)，然后根據(jù)采集到的參數(shù)進(jìn)行冪函數(shù)擬合得到等幅總應(yīng)變?壽命曲線；本發(fā)明不僅能夠明顯縮短測(cè)試的周期，而且測(cè)試過(guò)程易于操作，得到的數(shù)據(jù)科學(xué)可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料力學(xué)性能測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬材料的等幅總應(yīng)變-壽命曲線的分段式測(cè)試方法。

背景技術(shù)

金屬結(jié)構(gòu)件在使用過(guò)程中，各個(gè)部位所承受的變形量不同，有些部件承受較大的變形量，有些部件承受較小的變形量，若要在設(shè)計(jì)時(shí)能合理評(píng)估其不同部位的安全使用壽命，就必須依附材料不同應(yīng)變量所對(duì)應(yīng)的壽命，因此，更多客戶進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要求提供金屬材料不同壽命階段的應(yīng)變-壽命曲線，測(cè)量材料不同應(yīng)變對(duì)應(yīng)的壽命作為數(shù)據(jù)支撐。

目前金屬材料等幅總應(yīng)變-壽命測(cè)試方法有多種，如申請(qǐng)?zhí)枮?01910655955.3的“金屬材料等副全應(yīng)變-壽命曲線測(cè)試方法”中記載的“針對(duì)循環(huán)壽命大于10萬(wàn)次的長(zhǎng)壽命疲勞試驗(yàn)提出兩段式控制方法，開(kāi)始循環(huán)5萬(wàn)次用應(yīng)變控制，然后以循環(huán)5萬(wàn)次對(duì)應(yīng)的應(yīng)力幅作為控制力值，轉(zhuǎn)化為應(yīng)力控制疲勞試驗(yàn)，直至循環(huán)到停機(jī)條件。”由于需對(duì)同一個(gè)試樣進(jìn)行兩種控制方法，在試驗(yàn)中需切換不同的儀器進(jìn)行測(cè)試，不僅增加測(cè)試難度，降低測(cè)試的效率，而且需多次調(diào)試儀器，對(duì)結(jié)果容易產(chǎn)生較大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種金屬材料的等幅總應(yīng)變-壽命曲線的分段式測(cè)試方法，不僅能夠明顯縮短測(cè)試的周期，而且測(cè)試過(guò)程易于操作，得到的等幅總應(yīng)變-壽命曲線科學(xué)可靠。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的金屬材料的等幅總應(yīng)變-壽命曲線的分段式測(cè)試方法，包括步驟：

步驟一，制樣：對(duì)疲勞試樣進(jìn)行加工和表面處理；

步驟二，首先進(jìn)行應(yīng)變控制：通過(guò)引伸計(jì)控制總應(yīng)變幅值Δε_t/2的大小，并且按照總應(yīng)變幅值Δε_t/2從大到小的順序設(shè)定N個(gè)應(yīng)變級(jí)，每個(gè)應(yīng)變級(jí)均進(jìn)行彈塑性應(yīng)變分離，采集每個(gè)應(yīng)變級(jí)對(duì)應(yīng)的彈性應(yīng)變幅值Δε_e/2、塑性應(yīng)變幅值Δε_p/2、循環(huán)壽命N_f、應(yīng)力幅值Δσ/2、彈性模量參數(shù)；當(dāng)采集到第m個(gè)應(yīng)變級(jí)的循環(huán)壽命N_f在7萬(wàn)次～13萬(wàn)次時(shí)停止應(yīng)變控制試驗(yàn)，開(kāi)始進(jìn)行應(yīng)力控制；

步驟三，應(yīng)力控制：控制應(yīng)力幅值Δσ/2的大小，且以第m個(gè)應(yīng)變級(jí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力幅值Δσ/2作為應(yīng)力控制的起始應(yīng)力幅值，設(shè)定X個(gè)應(yīng)力級(jí)，采集總應(yīng)變幅值，通過(guò)計(jì)算獲取彈性應(yīng)變幅值ε_e/2和塑性應(yīng)變幅值Δε_p/2；

步驟四，公式的擬合：將應(yīng)變控制和應(yīng)力控制中獲取的彈性應(yīng)變幅值Δε_e/2和對(duì)應(yīng)的循環(huán)壽命N_f進(jìn)行冪函數(shù)擬合，得到彈性應(yīng)變擬合公式；將應(yīng)變控制和應(yīng)力控制中獲取的塑性應(yīng)變幅值Δε_p/2和對(duì)應(yīng)的循環(huán)壽命N_f進(jìn)行冪函數(shù)擬合，得到塑性應(yīng)變擬合公式；最后整合彈性應(yīng)變擬合公式和塑性應(yīng)變擬合公式得到等幅總應(yīng)變-壽命曲線公式，通過(guò)等幅總應(yīng)變-壽命曲線公式繪制等幅總應(yīng)變-壽命曲線。

作為優(yōu)選方案，所述步驟一中，按照GB/T?26077-2010《金屬材料疲勞試驗(yàn)軸向應(yīng)變控制方法》加工疲勞試樣，疲勞試樣的上下表面保留原狀態(tài)，兩側(cè)表面光潔度要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。