一种用于测试材料的疲劳强度的试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量材料的疲劳强度极限数据处理领域，特别涉及一种用于疲劳强度 测试的并行升降试验法。
【背景技术】
[0002] 材料在指定寿命下的疲劳强度通常无法直接测定。自从测定疲劳强度的升降法被 提出以后，这种方法被广泛地应用于测定材料疲劳强度的随机特征，例如广泛所用的金属 材料。传统的升降试验法一般采用如下的流程： (1)估计预定寿命下试件的疲劳强度。确定试验的起始应力水平和级差。通常参考已 有的相关试验数据或预试验数据确定起始应力水平，而级差则取为所估计疲劳强度的5%。
[0003] (2)在起始应力水平下进行疲劳寿命试验。
[0004] (3)如果试件在预定寿命前发生了疲劳破坏。在此应力水平下记为"破坏"，下一 个试件在低一级的应力水平下进行疲劳寿命试验。如果试件达到预定寿命仍未发生破坏， 本试件的试验停止，在此应力水平下记为"溢出"，下一个试件在高一级的应力水平下进行 疲劳寿命试验，每一个试件的试验都依赖前一个试件的试验结果。试验的应力水平按照以 上规律升高或降低重复前面的过程直到试件个数满足最小试件数的要求和升降图闭合要 求。并且各级应力差在试验中要保持不变。采用升降法测定疲劳强度的关键，在于应力增 量Acr的选取。一般来说，应力增量最好选择使试验在4级应力水平下进行。当已知由传统 疲劳试验法测定的疲劳强度时，可取5%以内的疲劳强度作为应力增量。
[0005] 通过上述流程可获得一个完整的升降图。下一个试样的加载应力值，必须参考上 一个试件是"破坏"还是"溢出"，实验一般是单机连续进行。所以传统的升降试验法耗时长， 样本量大时效率就非常低。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种耗时短、效率高的用于测试材料的疲劳强度 的试验方法。
[0007] 实现本发明目的的技术方案是提供一种用于测试材料的疲劳强度的试验方法，包 括如下几个步骤： ① 根据测试试验的样品数分为滅且，^ 2 ; ② 第i组试样，选择循环基数10'应力比r，参考材料性质选择接近于材料估计的疲劳 极限的应力值进行第1件试件的试验；若循环数达到选择基数IO 7前发生破坏，则在低一级 应力水平下进行第2件的试验，若仍在循环数达到选择基数Ilf前发生破坏，则再降一级应 力水平进行第3次试验，若经过选择基数IO 7循环未破坏，则停止第3件的试验，升高一级应 力水平，即在第2件的应力水平下进行第4次试验；以此类推，可得到应力值升降图，升降图 应满足闭合条件； ③ 剩下的#-1组试样从第1组得到的有效应力值开始试验，选择相同的循环基数IO7和 应力比r，重复步骤①的操作，可得到应力值升降图； ④ 对产生的滅且试样的应力值升降图进行图形分析和数据处理，得到合成后的应力值 升降图，再按常规方法求出疲劳强度的均值与方差。
[0008] 进一步的，步骤④中，对产生的滅且试样的应力值升降图进行图形分析和数据处 理，得到合成后的应力值升降图的具体过程分为2种情况：（1)两组应力值升降图都是封闭 的，各自的首个有效应力值在同一应力水平上；此时只要去掉前一组数据中的最后一个数 据再接上第二组有效数据即可完成应力值升降图的合成；（2)两组应力值升降图都是封闭 的，各自的首个有效应力值不在同一应力水平上；此时把第二组的有效数据接到第一组上 与第二组首个有效应力值同水平的某个应力值位置，舍去第一组中该位置的应力值，完成 应力值升降图的合成。
[0009] 进一步的，步骤④中，计算疲劳强度的均值与方差的具体方法是：采用如下公式求 出持久疲劳强度极限的均值：
【主权项】
1. 一种用于测试材料的疲劳强度的试验方法，其特征在于包括如下几个步骤： ① 根据测试试验的样品数分为滅且，^ 2 ; ② 第i组试样，选择循环基数应力比r，参考材料性质选择接近于材料估计的疲劳 极限的应力值进行第1件试件的试验；若循环数达到选择基数M7前发生破坏，则在低一级 应力水平下进行第2件的试验，若仍在循环数达到选择基数1§ 7前发生破坏，则再降一级应 力水平进行第3次试验，若经过选择基数Hf循环未破坏，则停止第3件的试验，升高一级应 力水平，即在第2件的应力水平下进行第4次试验；以此类推，可得到应力值升降图，升降图 应满足闭合条件； ③ 剩下的#-1组试样从第1组得到的有效应力值开始试验，选择相同的循环基数IO7和 应力比r，重复步骤①的操作，可得到应力值升降图； ④ 对产生的滅且试样的应力值升降图进行图形分析和数据处理，得到合成后的应力值 升降图，再按常规方法求出疲劳强度的均值与方差。
2. 根据权利要求1所述的一种用于测试材料的疲劳强度的试验方法，其特征在于：步 骤④中，对产生的滅且试样的应力值升降图进行图形分析和数据处理，得到合成后的应力 值升降图的具体过程分为2种情况：（1)两组应力值升降图都是封闭的，各自的首个有效应 力值在同一应力水平上；此时只要去掉前一组数据中的最后一个数据再接上第二组有效数 据即可完成应力值升降图的合成；（2)两组应力值升降图都是封闭的，各自的首个有效应 力值不在同一应力水平上；此时把第二组的有效数据接到第一组上与第二组首个有效应力 值同水平的某个应力值位置，舍去第一组中该位置的应力值，完成应力值升降图的合成。
3. 根据权利要求1或2所述的一种用于测试材料的疲劳强度的试验方法，其特征在于： 步骤④中，计算疲劳强度的均值与方差的具体方法是：采用如下公式求出持久疲劳强度极 限的均值：
式中，€为所用的最低应力水平；〇为应力增量；A试件中的成功数或失效数，取两者 // 中较小者；J = Σ轉，式中的Υ是应力水平的序号，最低应力水平的序号为0 为在相 应的应力水平下发生的成功数或者失效数，取决于哪一种事件数较少；/?最高应力水平 的序号；式中的"+"号用于成功事件较少时，"一"号用于失败试件较少时； 持久疲劳强度极限分布的标准差按下式估计：
4. 根据权利要求1至3之一所述的一种用于测试材料的疲劳强度的试验方法，其特征 在于：步骤②中，参考材料性质是通过参考Λ抽线经验疲劳强度数值来选择接近于材料 估计的疲劳极限的应力值。
【专利摘要】本发明涉及一种用于测试材料的疲劳强度的试验方法，通过并行试验高效测定材料的疲劳强度。本发明将大批量试件分为多组，在不同试验机上并行完成试验，对产生的多组试样的应力值升降图进行图形分析和数据处理，得到合成后的应力值升降图，再按常规方法求出疲劳强度的均值与方差。多组并行试验时，节约大量时间成本，而且只浪费极少的有效数据，实用可行，可用于样本数量较大时金属材料的疲劳强度试验中。
【IPC分类】G01N3-32
【公开号】CN104833600
【申请号】CN201510263521
【发明人】周金宇, 陈 峰, 李仲树
【申请人】江苏理工学院
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月21日