GB／T 41154-2021 标准规范下载简介

GB／T 41154-2021 金属材料 多轴疲劳试验 轴向-扭转应变控制热机械疲劳试验方法.pdf简介：

GB/T 41154-2021《金属材料 多轴疲劳试验 轴向-扭转应变控制热机械疲劳试验方法》是中国国家标准，主要针对金属材料的热机械疲劳性能进行测试。热机械疲劳是一种综合了机械载荷和温度变化影响的疲劳破坏形式，尤其对于高温工作的金属材料，其性能会受到严重影响。

该标准的试验方法主要包括以下几个步骤：

1. 热环境控制：试验在规定温度范围内进行，通常涉及加热和冷却过程，以模拟工作环境中的温度变化。

2. 应变控制：轴向应变和扭转应变是试验中的关键参数，通过施加不同比例的轴向载荷和扭转力，模拟实际工作中的多轴应力状态。

3. 试验设备：使用专门的多轴疲劳试验机，该设备可以同时控制轴向和扭转载荷，精确测量和记录材料的应变和应力。

4. 试验过程：通常包括预加载、疲劳循环和最终破坏等步骤，通过统计疲劳循环次数来评估材料的疲劳寿命。

5. 数据分析：收集的试验数据用于分析材料的疲劳特性，如疲劳强度、疲劳寿命等，以便于评估材料的耐久性和优化设计。

该标准的发布对于金属材料的设计、生产和质量控制具有重要的指导意义，有助于提高材料的使用效率和安全性。

GB／T 41154-2021 金属材料 多轴疲劳试验 轴向-扭转应变控制热机械疲劳试验方法.pdf部分内容预览：

GB/T 411542021

表1符号、说明和单位

DB42／T 1049-2015 房屋测绘技术规程.pdf5.1.2轴向力、扭矩测量系统

5.1.2.1轴向力传感器应适合于试验过程中施加的轴向力，扭矩传感器应适合于试验过程中施加的 扭矩。 5.1.2.2轴向力传感器、扭矩传感器应能够进行温度补偿，且温度每变化1℃，零点漂移或温度敏感度 的变化应不超过传感器满量程的0.002%。

5.1.3试样夹持装置

5.1.3.1夹持装置在试验过程中传递循环轴向力值和扭矩值给试样时应没有反向间隙 其儿何特性应 能确保同轴度满足5.1.4的要求。 注：最好的设计方案是尽量将机械连接数降到最小 5.1.3.2夹持装置应确保一系列后续试样同轴度的重复性。 5.1.3.3夹持装置的材料应选择在整个试验条件范围都能够正常工作的材料

5.1.4加载链的同轴度

或刀口部位引起裂纹的萌生

GB/T41154202

儿白十赫兹范围或更低）。这将有助于减小加热过程中的趋肤效应。 5.3.3试验过程中应使用热电偶、高温计、红外测温装置或其他温度测量装置测量试样温度， 5.3.4对于热电偶，应保证其与试样的直接接触，并且不会在触点处发生失效。 注：常用的附着方法是在标距外点焊或捆绑和压套的方法将热电偶固定在试样表面上。 5.3.5如果用光学高温计测量标距部分的温度，应采取措施标定出试验持续过程中试样热辐射可能的 变化。可行的方法包括双色高温计和试样表面预氧化处理

5.4.1宜采用能进行数字采集和处理轴向力、扭矩、轴向变形、扭转变形、温度和循环数据的自动化系 统。数据点的采样频率应能确保迟滞回线尤其是反转区域的正确表征。不同的数据采集方法将会影响 每一回线所需的数据点数。一般每一回线需要200点。

5.4.2也可选择其他能够测量相同数据的模拟系统.但应包括

5.5.1试验机和其控制及测量系统应定期进行检查。特别是以下每一个传感器和其相关的电器应作

本文件以圆形截面的薄壁管为试样进行试验， 应满足平均直径与壁厚的比值大于或等于10：1的薄壁管准则。对于多晶体材料，应保证壁厚

至少存在10个晶粒来保持各向同性 注: 试样平均直径 dm=(d.+d)/2。

应预测试样的拉伸和压缩性能。设计试样时，应按GB/T228.1、GB/T228.2和GB/T7314测定 拉伸和压缩性能。如需要测定材料的平均晶粒尺寸，应按GB/T6394进行测定 推荐试样形状如图1所示。试样设计时，应保证同心度，避免附加弯曲应力

注：图中标引符号及基说明

试样的具体尺寸要求见

表2薄壁管试样的尺寸要求

径比值的标准取值范围内试样疲劳寿命的差别不应过大。

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6.5.2材料显微组织的改变

材料显微组织的改变可能与机加工引起的温升和变形有关。温升和变形可能造成试样发生相变或 更常见的表面再结晶，直接的后果是被测材料原始状态的改变，使试验结果无效。因此应采取措施避免 此类情况的发生

某些元素或化合物的出现会破坏材料的力学性能。典型的例子是氯元素对钢材或钛合金的影 此，应避免使用含这类元素或化合物的产品（切削冷却液等）。保存试样之前宜去除试样表面的江 清洗干净。

6.6.1半成品或构件试验材料的取样操作可能对试验结果产生重要的影响，因此取样时需要 具体的状况

各个试样的位置； 半成品的加工方向特征（例如轧制、挤压方向等）； 一各个试样的标记。 5.6.3试样在整个准备过程都应有唯一性标识。标识可以采用任何可靠的方法标记在试样上，只要标 识在加工过程中不会消失和不影响试验结果。试验前标识应分别标记在试样两端

6.7.1试样的表面状态会对试验结果产生影响，这种影响通常与以下一个或几个因素有关： 试样的表面粗糙度； 一存在残余应力； 一材料显微组织的变化； 一污染物的介人。 6.7.2试样的表面状态通常用表面 意义的参量表征（如，十点的粗糙度或不平度的最大

GB/T 41154—2021

注：使用磨粒流工艺对内表面进行抛光，能够达到建议的内表面粗糙度。 6.7.4另一个不包含在表面粗糙度中的重要参量是存在于局部的加工划痕。加工的最后工序应去除 所有环向的划痕。在磨削之后宜对试样进行纵向抛光。在低倍（约20倍）下检查试样应没有环向的 划痕。 6.7.5如果在试样表面粗加工完成后再进行热处理，应在热处理后对试样表面进行抛光。如果不能抛 光，则热处理应在真空环境或惰性气体保护条件下进行，以避免试样的氧化。同时宜去除热处理引起的 应力。 6.7.6热处理应不改变被测材料的显微结构特征。热处理及机加工的详情应在试验报告中注明

6.8.1试样制备完成后应要善存放以避免任何损害（接触刮伤或氧化等）。宜采用单独的盒子或带封 头的管保存试样。在一些特定情况下，有必要将试样存放在真空瓶或者放有硅胶的干燥器中， 6.8.2应减少对试样的拿取操作，以避免损伤。 6.8.3对试样进行标记时应特别小心。宜在试样的两端标记试样，以便试样断裂后每段试样都可以被 识别。

7.3.1温度循环在整个试验过程中应保持稳定。 注：在整个试验过程中保持稳定的温度循环的重要性见参考文献[2]。 7.3.2在零载荷条件下温度循环的任一给定温度点（T），轴向热应变（e）的滞后不应大于相应的轴向 热应变范围（△h）的5%。 7.3.3整个试验期间，控温装置（例如热电偶)在循环内任何给定时刻显示的温度与预设值的偏离不应 超过士5℃或者稳定温度（即已建立温度的动态平衡）范围值的士1%，取较大者。 7.3.4整个试验期间，非控温传感器在循环内任何给定时刻显示的温度不应超过稳定温度值的土3℃。

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7.5轴向机械应变和剪切应变控制

7.5.1轴向机械应变和剪切应变的循环波形应在整个试验过程中保持恒定。 7.5.2轴向机械应变m=Et 一Eh，在循环的任一时刻不应偏离轴向机械应变范围要求值的2%。轴向 机械应变范围的要求值根据总应变和补偿热应变之间的差得到。轴向机械应变和温度都应在整个试验 期间保持循环稳定，在整个试验过程中都应保持同步，不应有累积误差。 7.5.3剪切应变在循环的任一时刻不应偏离剪切应变范围要求值的2% 尚

为了得到需要的轴向机械应变，应在试验中主动补偿由于温度产生的轴向热应变。

有儿种方法可以用来补偿产生的轴可热变 这些方法取决于特定的试验装置和控制软硬件。然 而最主要的目的是在循环内给定点提供足够精确的轴向热应变补偿，并由此准确地控制轴向机应变。 7.6.2.2和7.6.2.3中给出了常用的两个方法

式中： —t时刻的温度

=Em(t)+Et(T)

注：式中en(t)不是常数

GB／T 39958-2021 数控冲孔机.pdfEtot=Em(t)+E(t)

7.6.3轴向热应变补偿检查

时 =2%eminm XE(T在min 时，

Omax 可接受的最大轴向应力，单位为兆帕（MPa）； max,m 最大轴向机械应变，单位为毫米每毫米（mm/mm）； min 可接受的最小轴向应力，单位为兆帕（MPa）； min.m 最小轴向机械应变，单位为毫米每毫米（mm/mm）。 3.4可接受应力应不大于（αmax一0min）/2。 3.5零轴向机械应变下测量的温度循环产生的轴向应力绝对值不应超过上面确定的可接受轴向 围.确保在正式试验过程中控 机械应变范围之内

7.7轴向机械应变和剪切应变、轴向机械应变和温度的相位差

/.7.1整个试验过程，轴向机械应变和剪切应变的相差在循坏环期间的意时刻漂移不应超过期望相 位3°。 7.7.2轴向机械应变和温度如果用共同的时钟控制（推荐采用）时，轴向机械应变和温度的相位通常不 成为问题。 7.7.3用于评估轴向机械应变和温度相位差的温度值应是热循环过程的响应值（反馈值），而不应是指 令值。 7.7.4当轴向机械应变和温度使用各自独立的时钟控制时，用以下的方法评估轴向机械应变和温度之 间的相位： 用于评估轴向机械应变和温度的相位差的轴向机械应变由循环期间的瞬时总应变减去补偿的 轴向热应变计算得到DBJ50∕T-333-2019 难燃型改性聚乙烯复合声卷材建筑楼面隔声保温工程应用技术标准，如公式（8）：

整个试验过程，轴向机械应变和温度的相位差在循环期间的任意时刻漂移不应超过期望 位5*。 试验过程中要特别注意温度相位的响应变化。宜通过测量同一时刻的轴向机械应变和温度 位漂移，并与起始循环比较得到相位漂移量。应当在整个试验过程检测相位的漂移 6典型的加载波形有以下四种： 轴向机械应变循环和剪切应变循环同相位，轴向机械应变循环与温度循环同相位（MIPTIP 见图2； 轴向机械应变循环和剪切应变循环同相位，轴向机械应变循环与温度循环180°非同相 (MIPTOP）,见图3;