一種用于測試材料的疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測量材料的疲勞強(qiáng)度極限數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別涉及一種用于疲勞強(qiáng)度 測試的并行升降試驗(yàn)法。
【背景技術(shù)】
[0002] 材料在指定壽命下的疲勞強(qiáng)度通常無法直接測定。自從測定疲勞強(qiáng)度的升降法被 提出以后，這種方法被廣泛地應(yīng)用于測定材料疲勞強(qiáng)度的隨機(jī)特征，例如廣泛所用的金屬 材料。傳統(tǒng)的升降試驗(yàn)法一般采用如下的流程： (1)估計(jì)預(yù)定壽命下試件的疲勞強(qiáng)度。確定試驗(yàn)的起始應(yīng)力水平和級差。通常參考已 有的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)或預(yù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定起始應(yīng)力水平，而級差則取為所估計(jì)疲勞強(qiáng)度的5%。
[0003] (2)在起始應(yīng)力水平下進(jìn)行疲勞壽命試驗(yàn)。
[0004] (3)如果試件在預(yù)定壽命前發(fā)生了疲勞破壞。在此應(yīng)力水平下記為"破壞"，下一 個試件在低一級的應(yīng)力水平下進(jìn)行疲勞壽命試驗(yàn)。如果試件達(dá)到預(yù)定壽命仍未發(fā)生破壞， 本試件的試驗(yàn)停止，在此應(yīng)力水平下記為"溢出"，下一個試件在高一級的應(yīng)力水平下進(jìn)行 疲勞壽命試驗(yàn)，每一個試件的試驗(yàn)都依賴前一個試件的試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)的應(yīng)力水平按照以 上規(guī)律升高或降低重復(fù)前面的過程直到試件個數(shù)滿足最小試件數(shù)的要求和升降圖閉合要 求。并且各級應(yīng)力差在試驗(yàn)中要保持不變。采用升降法測定疲勞強(qiáng)度的關(guān)鍵，在于應(yīng)力增 量Acr的選取。一般來說，應(yīng)力增量最好選擇使試驗(yàn)在4級應(yīng)力水平下進(jìn)行。當(dāng)已知由傳統(tǒng) 疲勞試驗(yàn)法測定的疲勞強(qiáng)度時，可取5%以內(nèi)的疲勞強(qiáng)度作為應(yīng)力增量。
[0005] 通過上述流程可獲得一個完整的升降圖。下一個試樣的加載應(yīng)力值，必須參考上 一個試件是"破壞"還是"溢出"，實(shí)驗(yàn)一般是單機(jī)連續(xù)進(jìn)行。所以傳統(tǒng)的升降試驗(yàn)法耗時長， 樣本量大時效率就非常低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種耗時短、效率高的用于測試材料的疲勞強(qiáng)度 的試驗(yàn)方法。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種用于測試材料的疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，包 括如下幾個步驟： ① 根據(jù)測試試驗(yàn)的樣品數(shù)分為滅且，^ 2 ; ② 第i組試樣，選擇循環(huán)基數(shù)10'應(yīng)力比r，參考材料性質(zhì)選擇接近于材料估計(jì)的疲勞 極限的應(yīng)力值進(jìn)行第1件試件的試驗(yàn)；若循環(huán)數(shù)達(dá)到選擇基數(shù)IO 7前發(fā)生破壞，則在低一級 應(yīng)力水平下進(jìn)行第2件的試驗(yàn)，若仍在循環(huán)數(shù)達(dá)到選擇基數(shù)Ilf前發(fā)生破壞，則再降一級應(yīng) 力水平進(jìn)行第3次試驗(yàn)，若經(jīng)過選擇基數(shù)IO 7循環(huán)未破壞，則停止第3件的試驗(yàn)，升高一級應(yīng) 力水平，即在第2件的應(yīng)力水平下進(jìn)行第4次試驗(yàn)；以此類推，可得到應(yīng)力值升降圖，升降圖 應(yīng)滿足閉合條件； ③ 剩下的#-1組試樣從第1組得到的有效應(yīng)力值開始試驗(yàn)，選擇相同的循環(huán)基數(shù)IO7和 應(yīng)力比r，重復(fù)步驟①的操作，可得到應(yīng)力值升降圖； ④ 對產(chǎn)生的滅且試樣的應(yīng)力值升降圖進(jìn)行圖形分析和數(shù)據(jù)處理，得到合成后的應(yīng)力值 升降圖，再按常規(guī)方法求出疲勞強(qiáng)度的均值與方差。
[0008] 進(jìn)一步的，步驟④中，對產(chǎn)生的滅且試樣的應(yīng)力值升降圖進(jìn)行圖形分析和數(shù)據(jù)處 理，得到合成后的應(yīng)力值升降圖的具體過程分為2種情況：（1)兩組應(yīng)力值升降圖都是封閉 的，各自的首個有效應(yīng)力值在同一應(yīng)力水平上；此時只要去掉前一組數(shù)據(jù)中的最后一個數(shù) 據(jù)再接上第二組有效數(shù)據(jù)即可完成應(yīng)力值升降圖的合成；（2)兩組應(yīng)力值升降圖都是封閉 的，各自的首個有效應(yīng)力值不在同一應(yīng)力水平上；此時把第二組的有效數(shù)據(jù)接到第一組上 與第二組首個有效應(yīng)力值同水平的某個應(yīng)力值位置，舍去第一組中該位置的應(yīng)力值，完成 應(yīng)力值升降圖的合成。
[0009] 進(jìn)一步的，步驟④中，計(jì)算疲勞強(qiáng)度的均值與方差的具體方法是：采用如下公式求 出持久疲勞強(qiáng)度極限的均值：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于測試材料的疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，其特征在于包括如下幾個步驟： ① 根據(jù)測試試驗(yàn)的樣品數(shù)分為滅且，^ 2 ; ② 第i組試樣，選擇循環(huán)基數(shù)應(yīng)力比r，參考材料性質(zhì)選擇接近于材料估計(jì)的疲勞 極限的應(yīng)力值進(jìn)行第1件試件的試驗(yàn)；若循環(huán)數(shù)達(dá)到選擇基數(shù)M7前發(fā)生破壞，則在低一級 應(yīng)力水平下進(jìn)行第2件的試驗(yàn)，若仍在循環(huán)數(shù)達(dá)到選擇基數(shù)1§ 7前發(fā)生破壞，則再降一級應(yīng) 力水平進(jìn)行第3次試驗(yàn)，若經(jīng)過選擇基數(shù)Hf循環(huán)未破壞，則停止第3件的試驗(yàn)，升高一級應(yīng) 力水平，即在第2件的應(yīng)力水平下進(jìn)行第4次試驗(yàn)；以此類推，可得到應(yīng)力值升降圖，升降圖 應(yīng)滿足閉合條件； ③ 剩下的#-1組試樣從第1組得到的有效應(yīng)力值開始試驗(yàn)，選擇相同的循環(huán)基數(shù)IO7和 應(yīng)力比r，重復(fù)步驟①的操作，可得到應(yīng)力值升降圖； ④ 對產(chǎn)生的滅且試樣的應(yīng)力值升降圖進(jìn)行圖形分析和數(shù)據(jù)處理，得到合成后的應(yīng)力值 升降圖，再按常規(guī)方法求出疲勞強(qiáng)度的均值與方差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測試材料的疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，其特征在于：步 驟④中，對產(chǎn)生的滅且試樣的應(yīng)力值升降圖進(jìn)行圖形分析和數(shù)據(jù)處理，得到合成后的應(yīng)力 值升降圖的具體過程分為2種情況：（1)兩組應(yīng)力值升降圖都是封閉的，各自的首個有效應(yīng) 力值在同一應(yīng)力水平上；此時只要去掉前一組數(shù)據(jù)中的最后一個數(shù)據(jù)再接上第二組有效數(shù) 據(jù)即可完成應(yīng)力值升降圖的合成；（2)兩組應(yīng)力值升降圖都是封閉的，各自的首個有效應(yīng) 力值不在同一應(yīng)力水平上；此時把第二組的有效數(shù)據(jù)接到第一組上與第二組首個有效應(yīng)力 值同水平的某個應(yīng)力值位置，舍去第一組中該位置的應(yīng)力值，完成應(yīng)力值升降圖的合成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于測試材料的疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，其特征在于： 步驟④中，計(jì)算疲勞強(qiáng)度的均值與方差的具體方法是：采用如下公式求出持久疲勞強(qiáng)度極 限的均值：
式中，€為所用的最低應(yīng)力水平；〇為應(yīng)力增量；A試件中的成功數(shù)或失效數(shù)，取兩者 // 中較小者；J = Σ轉(zhuǎn)，式中的Υ是應(yīng)力水平的序號，最低應(yīng)力水平的序號為0 為在相 應(yīng)的應(yīng)力水平下發(fā)生的成功數(shù)或者失效數(shù)，取決于哪一種事件數(shù)較少；/?最高應(yīng)力水平 的序號；式中的"+"號用于成功事件較少時，"一"號用于失敗試件較少時； 持久疲勞強(qiáng)度極限分布的標(biāo)準(zhǔn)差按下式估計(jì)：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的一種用于測試材料的疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，其特征 在于：步驟②中，參考材料性質(zhì)是通過參考Λ抽線經(jīng)驗(yàn)疲勞強(qiáng)度數(shù)值來選擇接近于材料 估計(jì)的疲勞極限的應(yīng)力值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測試材料的疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，通過并行試驗(yàn)高效測定材料的疲勞強(qiáng)度。本發(fā)明將大批量試件分為多組，在不同試驗(yàn)機(jī)上并行完成試驗(yàn)，對產(chǎn)生的多組試樣的應(yīng)力值升降圖進(jìn)行圖形分析和數(shù)據(jù)處理，得到合成后的應(yīng)力值升降圖，再按常規(guī)方法求出疲勞強(qiáng)度的均值與方差。多組并行試驗(yàn)時，節(jié)約大量時間成本，而且只浪費(fèi)極少的有效數(shù)據(jù)，實(shí)用可行，可用于樣本數(shù)量較大時金屬材料的疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)中。
【IPC分類】G01N3-32
【公開號】CN104833600
【申請?zhí)枴緾N201510263521
【發(fā)明人】周金宇, 陳 峰, 李仲樹
【申請人】江蘇理工學(xué)院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月21日