1、中华人民共和国国家标准UDC 669: 620.174 金属旋转弯曲疲劳试验方法GB 4337-84 Me阳ls-Rotatingbar bending fatigue testlnR 本标准适用于1535空气条件下，测定金属圆形横截面试样在旋转状态下承受弯曲力矩时的疲劳性能。1 试验原理试样旋转并承受一弯矩，产生弯矩的力F恒定不变且不转动。试样可装成悬臂，在一点或两点加力，或装成横梁，在四点加力。试验一直进行到试样失效或超过预定应力循环次数。注z失效试样出现肉眼可见疲劳裂纹或完全断裂。在特殊应用中，可用试样的塑性变形戎裂纹扩展座率确定试验的终止。2 术语和定义2:1 疲劳一一材料在交变应力或
2、应变作用下，产生局部累识损伤，经一定循F曲而失效。2.2 疲劳寿命，N一一在规定应力或应变作用下，材料失效前所经受的循环次数。2.3 S-N曲线图一一应力与疲劳寿命的关系曲线图形。2.4 应力比，R一一最小应力与最大应力的比值，即minmax （见图I）。+ 一个应h循环O RR倒制制时间图1对称应力循环2.5 条件疲劳极限，R阳一一对应于规定循环次数的中值疲劳强度。疲劳极限，D一一当N为无穷大（对钢铁材料，一般取N=I107次）时的中值疲劳强度。2.6 理论应力集中系数，K，一一根据弹性理论计算的应力集中区最大应力与该区标称应力的比值。2.7 存活率，P一疲劳寿命高于规定值的百分率。3 试样
3、3. 1 与试样有关的符号和说明见下表国家标准局198(04-09发布1985-03-01实施212 GB 4337-84 符号说明国主位D 夹持部分或加力部分直径mm d 最大应力处直径mm r 圆柱形试样的夹持部分与试验部分之间或漏斗形试样的夹持部分之间的连接弧半径mm 3.2 试样形状试样形状如图28所示，可为圆柱形、圆锥形和漏斗形，其试验截面均为圆形。试验部分形状应根据所用试验机的加力方式设计，夹持部分形状应根据所用试验机的夹持方式设计。各种情况下试样所承受的弯矩M图和标称应力S图如图2-8所示。F M s 图2圆柱形试样一一单点加力Z马、。F M s 图3圄锥形试样一一单点加力二：1
4、GB 4337-84 。F M s 图4漏斗形试样一单点加力同、国F F M s 图5圆柱形试样一一两点加力GB 4337-84 飞3F F M s 图6圆柱形试样一一四点加力 、3F F M s 图7漏斗形试样一一两点加力GB 4337-84 F F M s 图8漏斗形试样一四点加力夹持部分截面面积与试验部分截面面积之比宜大于1.5 如为螺纹夹持，此比值应不小于3。在可能情况下，上述比值宜取大些。注2高应力和高试验速度的复合作用可能引起某些金属材料的试样试验时过热s当应力已规定时，可以通过使用较小的试样直径，或使用漏斗形试样来减少发热。如果对试样进行冷却，所使用的冷却介质不得引起试样章面锈蚀
5、。3.3试样尺寸同一批疲劳试验所使用的试样应具有相同直径d，其偏差为士ITlO。试样实际最小直径的测量精度应不低于O.Olmm.测量直径肘，切忌损伤试样表面。试验部分与夹持部分的同轴度公差应不大于O.Olmm。推荐图9所示形状尺寸的光滑圆柱形标准试样。其直径d为6、7.5、9.5mm,d的偏差为士0.05mm,其夹持端之间的距离L为40mm,注z研究材料缺口徽感性时，图10所示形状尺寸的缺口试样可供参考。A-8 10 、L 图9光滑圆柱形试样（K, 1 ) 2;6 GB 43 盯84刷刷lA-B 军。“利 -. 一L 图10环形半圆缺口试样（。为缺口半径，K,= 1.86) 3.4 试样制备3
6、.4.1 取样取样部位、取向和方法应按有关标准或双方协议。3.2 机械加工所采用的机械加工在试样表面产生的残余应力和加工硬化应尽可能小，所得表面质量应尽可能均匀一致。采用磨削来进行较硬金属试样的精加工，磨削时需提供足够的冷却液，确保试样表面不过热。试样精加工前进行热处理时，应防止变形或表面层变质。不允许对试样进行矫直。3.4.3 表面精加工试样表面的最后精加工，推荐采用水磨砂纸或砂布沿试样纵向进行机械抛光。表面精加工后，光滑试样试验部分的表面光洁度应力求达到飞710,注a如试验目的是评定特定表面条件或已知材料的疲劳性能对表面质量不敏感，则某试样的制备不受3.4.2和3.4.3的限制。关于试样的
7、加工工艺，可见附录A（参考件）。3.5 试样贮存已制备好的试样如需贮存一段时间后作试验，则应妥善保护、贮存，确保贮存期间不变形且表面完焊无损。试验前，应用适当方法检查试样，其表面如有锈蚀或伤痕，应重新进行表面精加工加以消除。4 试验机可用不同类型旋转弯曲疲劳试验机，但应满足如下要求z4. 1 所施弯矩误差不大于1%。4.2 将检验棒装于试验机上，慢慢转动试验机主轴，用百分表沿检验棒的试验部分或沿其自由端测得的径向跳动量不大于0.02mm。装上标准试样空载运转时，在主轴筒加力部位测得的径向跳动最小于0.06mm,4.3 初始弯矩应尽可能小。对于最大弯矩大于3kgf m (29.4N m）的纯弯曲
8、疲劳试验机，其初始弯矩不大于最大弯矩的10%，对于最大弯矩小于3kgfm (29.4Nm）的纯弯曲疲劳试撞机，其初始弯矩不太子最大弯矩的5%。4.4 试验速度范围为90010000rpm，并分级或无级连续可调。5 试验程序5. 1 安装试样将试样装入试验机，牢固夹紧，并使其与试验机主轴保持良好同轴。当用手慢慢转动试验机主轴时，用百分表在纯弯曲试验机的主铀上或在悬臂弯曲试验机中试样自由端上测得的径向跳动量均应不,7 GB 4337-84 大J0.03mm。启动试验机后，空载正常运转时，在主轴筒加力部位测得的径向跳动量应不大to.06n1n1“ 加力前，必须检定上述值，使之符合要求。装样时切忌接触
9、试样试验部分表面。5.2 获得试验速度开动试验机，并使试验速度达规定值。推荐试验速度范围为90010000rpmo同批试验的试验速度应相同。不得采用引起试样共匠的试验速度。s.a !Jn力以递增或连续的方式，主l丘稳而无冲击地将力加到规定值。5.4 终止试验试验直进行到试样失效或达规定循环次数时终止。试验原则上不得中断。试样失效如发生在最大应力部位之外、或断口有明显缺陷、或中途停试产生异常数据，则试验fi果无敛。5.5 测定条件疲劳极限采用升降法视tl定条件疲劳极限。有效的试样数量一艇在十三根以主。应力增量一般为预计条件疲劳极限的35%。试验一般在35级应力水平下进行。第根试样的应力水平应略高
10、于预计的条件疲劳极限。根据k根试样的试验结果破坏或通过），决定下一根试样的应力降低或升高），直至完成全部试验。第一对相反结果以前的数据，如在以后数据的应力波动范围之内，则作为有效数据加以利用，ll在试验过程中应陆续将它们平移到第一对相反结果之后，作为该试样所在应力水乎F的第一个有放数据。条件疲劳极限按下式计算s川主V;a; kgf/mm (N/mm2) 川：式巾，m一有效试验的总次数破坏或通过数据均计算在内，n 试验应力水平级数，（！；第s级应力水平$一第2级应力水平下的试验次数（i= 1、2、n）。5.6 测定SN曲线测定51曲线时，通常至少取45级应力水平。用升降法测得的条件疲劳极限作为S
11、N 曲线的低应力水平点。主主他34级较高应力水平下的试验，则用成组试验法，每组试样数量的分配，取决于试验数据的分散度和所要求的置信度，并一般随应力水平的降低而逐渐增加，通常一组需五根左右试样。用上述方法测定的SN曲线认为具有50%的存活率。6 试验结果的表示方法试验结呆以F列两种方法表示1 ylj表法表中应包t6如F内容试验顺序、试样号、试样形状尺寸及表面光洁度、试验应力、经受的循坏次数、1戊组注视rJj导的叶；均疲劳寿命或升降法测得的条件疲劳极限。6.2阁f;i:主.s N曲线图是常用的一种图示疲劳试验结果的方法，其绘制方法如下z!0 GB 4337-84 833r-监转弯曲宿营出耻、oC，
12、、口b117BN/mm叶85圆柱形试样.d= 7. 5mm、磨自lj在面v9.可4i式验i主监咒；3000pm 、在幅虫气中i式辑-l 8U 。8 735 75 E E 4二、! : . 升降桂试验巾融坪686 70 肿、目民悦. 萨开降主去试验中通过-R b 斗国537 65 +成型砂轮横磨漏斗形试样A .2 .2 纵向精磨将试样直径从X+o.osmm纵向精磨至Xmm时，推荐磨削深度为0.005mm0多孔砂轮适于进行钢的纵向磨削。纵磨时，建议砂轮每次横向进给时的速度控制在o.02mm/s。磨削时，应提供足够的高质量冷却液，如水基溶液，以期充分冷却试样。出E1! X；简化漏斗形试样的2日工工序
13、，较硬金属的试样经粗草后，即可用纵向精磨将试样直径磨至Xmm,f旦必须采用较小的磨削深度并提供充分冷却，确保在面质量。岛如暂不能实行纵向精磨，则A.2.2可代之以横向磨削来完成，旦横向磨削深度不得大于0.005mm o 应采取措施井仔细加工圆柱形试样的试验部分与夹梅部分之间的连接阅弧，确保圆弧与试验部分阅柱相接处连接圆滑。A .3 表面精加工将试样直径年削或磨削至Xmm后，宾表面精加工推荐采用逐次变细的砂纸或iiJJ布，沿试样纵向进行机械抛光（尽量避免手工抛光），直至试样直径达规定值并获得飞710级表面光洁度。600粒级碳化硅水砂纸适于进行试验部分表面的最后抛光。 GB 4337一84明用砂纸抛光时，压向试样表面的力应尽可能小，并应尽可能抛掉表面硬化和残余应力层。A .4 进行不同材料的比较试验时，推荐采用电解抛光来进行试样表面精加工，电解抛掉一薄层。注，缺口试样的踉口加工工艺可参苇A.I和A.2，但磨削精加工时均为模向磨即tl 附加说明2本标准由中华人民共和国冶金工业部提出。本标准由冶金工业部钢铁研究总院起草。本标准主要起草人高舜之。自本标准实施之日起，原冶金工业部部标准YB40-64 （金属弯曲疲劳试验法试行叫作废。
