HB7110-2023金属材料细节疲劳额定强度截止值测定方法.docx

ICS49.025.01V10HB中华人民共和国航空行业标准HB7110-2023代替HB7110-1994金属材料细节疲劳额定强度截止值测定方法Testingmethodforcut-offvalueofmetallicmaterialsdetailfatiguerating2023-12-29发布2024-07-01实施中华人民共和国工业和信息化部发布HB7110-2023目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义、符号13.1 术语和定义13.2 符号14试样24.1 试样的形状和尺寸24.2 试样加工24.3 试样检验和保护35试验装置36试验程序46.1 试样检查与尺寸测量46.2 试样安装46.3 试验波形与频率46.4 双点法、单点法试验47试验数据处理47.1 数据取舍47.2 特征寿命B的计算47.3 可靠度R=95%置信度C=95%的寿命NSg557.4 细节疲劳额定强度截止值的计算68试验报告6附录A（资料性）细节疲劳额定强度截止值计算示例7A.1概述7A.2疲劳试验7A.3计算特征寿命87A.4计算N/57A.5计算DFRutof值7本文件按GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件代替HB7110T994金属材料细节疲劳额定强度截止值（DFRgUtOf）试验方法。本文件与HB7U0T994相比，主要技术内容变化如下：a）删除了图1图3（见1994年版的第3章）；b）增加了Kt=1.5的双边半圆缺口试样（见4.1）;c）试验频率由“5001800次/分”改为“不超过50Hz”（见6.3,1994年版的5.2.3）;d）试验数据处理中增加了试样未断时的特征寿命的求取方法（见第7章）；e）Sr系数取值由1.0改为1.3（见7.3,1994年版的7.2）;f）钢的系数选取改为按强度级别选取（见表3表5,1994年版的7.1和7.2）。本文件由中国航空综合技术研究所归口。本文件起草单位：中国航发北京航空材料研究院。本文件主要起草人：陈勃、胡本润、叶序彬、马少俊、童第华、张丽娜、赵晓辰、高倩倩、黄颐。本文件于1994年首次发布。Il金属材料细节疲劳额定强度截止值测定方法1范围本文件规定了测定金属材料细节疲劳额定强度截止值的试样、试验设备、试验程序、试验数据处理和试验报告。本文件适用于测定金属材料室温下细节疲劳额定强度截止值。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注Fl期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T10623金属材料力学性能试验术语JJG556轴向加力疲劳试验机检定规程3术语和定义、符号3.1 术语和定义GB/T10623界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1细节疲劳额定强度detailfatiguerating(DFR)结构细节本身固有的疲劳性能特征值，是一种对构件质量和耐重复载荷能力的度量，与使用载荷无关。该值是当应力比R=O.06时，具有95%可靠度和95%置信度的结构细节疲劳寿命能够达到105次的最大应力。3.1.2细节疲劳额定强度截止值cut-offvalueofdetailfatiguePating(DFRcutot)结构允许使用的最大DFR值，反映了由于在制造过程中正常操作可能引起的典型损伤或使用中轻微腐蚀后材料的抗疲劳品质，通常相当于应力集中系数小于1.5的缺口试样的DFR值。3.2 符号本标准使用的符号、名称及单位见表1。表1符号、名称及单位符号名称单位DFR细节疲劳额定强度MPaDFRof细节疲劳额定强度截止值MPaKm应力集中系数，按净截面计算n试样数量件表1符号、名称及单位（缥）符号名称单位Nsgs具有可匏度R=95%,置信度C=95%的寿命次R应力比，可靠度-C置信度SS-N曲线斜度参数Sc置信度系数Sr可靠度系数Sr试样系数Q威布尔分布形状参数B威布尔分布特征寿命次Omax最大应力MPaO拉伸极限强度MPaGmo等寿命图中NSaS=I0°等寿命线与Om轴交点的应力值MPaT试样厚度nun1.试样的总长度mm4试样4.1 试样的形状和尺寸可采用预制损伤试样或Km=I.5的双边半圆缺口试样。推荐预制损伤试样的形状和尺寸见图Ia）,试样上的预制损伤见图Ib）o推荐双边半圆缺口试样的形状和尺寸见图2,试样的夹持段长度为30mm50mm,夹持面受力均匀，试样总长度大于或等于200mm。试样厚度可根据试验需求选择，对于使用原始板材厚度的试样，试样表面的平行度和平面度可不做要求。4.2 试样加工4.2.1 试样用材料应符合相应的技术条件或技术标准的要求。4.2.2 金属板材切取毛坯时，切边与最终完成试样边缘的距离一般应不少于5mm。4.2.3 试样在加工过程中不应因受冷作硬化或过热作用而影响材料性能。4.2.4 试样上的预制损伤在热处理后推荐按图Ib）的要求完成，枝边的一侧用人工敲击或使用缺IJ敲击仪制作，另一对角边用锂削制作。敲击缺口的尺寸见表2。图1DFRUtOf预制损伤试样b）损伤预置示意图图1DFRUtof预制损伤试样（续）表2预制损伤尺寸符号尺寸mm偏差mmb0.55+0.15h0.25+0.10b21.0±0.35h20.3±0.05立：mmP13101.I-1.IOUA-BlI-÷OI5A-BiPOSl图2DFRIItof双边半圆缺口试样4.3 试样检验和保护4.3.1试样加工完成后应按图样要求进行检验，合格试样应给出试样加工合格证。4.3.2合格试样应采取保护措施，以防止表面划伤和腐蚀。5试验装置推荐采用液压伺服疲劳试验机开展试验。试验机应按JJG556的要求定期检定，静态载荷误差控制在±1%以内，动态载荷误差控制在±2%以内，同轴度控制在±5%以内。6试验程序6.1 试样检查与尺寸测6.1.1 去除试样表面油污，检查试样测试部位是否有意外损伤。6. 1.2在垂直于加载轴线的最小截面处测量试样的厚度与宽度。厚度T的测量精度不低于0.01mm,宽度W的测量精度不低于0.02mmo6.2 试样安装试样安装应保证加载力均匀分布在试样横截面上。6.3 试验波形与频率试验波形为R=O.06的正弦波，频率不超过50Hz。6.4 双点法、单点法试躲6.4.1 可采用双点法或单点法测定细节疲劳额定强度截止值。6.4.2 双点法测定细节疲劳额定强度截止值的试验方法如图3所示。根据经验选择两级应力水平进行R=O.06下的恒幅疲劳试验，每个应力水平下的有效试样数量不少于5件。所选的应力水平宜使得寿命N分别在（10*10）次、（1.5X1055X10S）次范围内。若试样达到指定的上限寿命（推荐为5X10$次）仍未破坏，则停止该试样测试。6.4.3 单点法测定细节疲劳额定强度截止值的试验方法为：根据经验选择一应力水平进行R=O.06下的恒幅疲劳试验，有效试样数量不少于5件。该应力水平宜使得特征寿命B在（1.5X1O54X1O5）次范围内。若试样达到指定的上限寿命仍未破坏，则停止该试样测试。图3双点法求DFRcutoff示意图7试验数据处理7.1数据取舍若试样未断裂在预制损伤部位或试样断口有明显冶金缺陷或其他缺陷的，数据应舍弃。7. 2特征寿命B的计算按公式（1）、公式（2）对试验数据进行处理，计算特征寿命。所有n个试样全部破坏时，B按公式计算:12：DHI式中：威布尔分布的形状参数，取值见表3。所有n个试样中k个破坏时（其余试样达到指定寿命N停止试验），按公式（2）计算：1u°'表3形状参数Q取值表材料a铝合金4钛合金3结构钢（OoWl660MPa,或应力集中系数小于2.5）3结构钢（oo>1660MPa,且应力集中系数大于2.5）2.27.3可靠度R=95%、置信度095%的寿命Nss5按公式（3）计算可靠度R=95%、置信度C=95%的寿命Nsm:N,=-.STXlsrXr式中：Sr试样系数，取值1.3;Sg可靠度系数，取值见表4;Se置信度系数，取值见表5。表4可靠性系数SR取值表材料SR铝合金2.1钛合金2.7结构钢（OOWI660MPa,或应力集中系数小于2.5）2.7结构钢（oo>1660MPa,且应力集中系数大于2.5）3.9表5置信度系数S,取值表a试样数n123456789104.01.3201.2401.1951.1751.1601.1501.1301.1251.1201.1103.01.4501.3401.2761.2451.2181.2051.1901.1651.1601.1502.21.6751.4851.3941.3401.3081.2771.2571.2401.2281.2177.4细节疲劳额定强度截止值的计算7.4.1细节疲劳额定强度截止值的计算示例参见附录A。7.4.2 双点法求解细节疲劳额定强度截止值：将两组数据的NSnl寿命点绘制在坐标为最大应力和对数寿命的坐标图上，连接两个NSg寿命点的直线与寿命N=I0。交点所对应的最大应力即是细节疲劳额定强度截止值，参见图A.1。7.4.3 单点法求解细节疲劳额定强度截止值：将一组数据的NSPS代入公式（4）中计算获得。DFRa-（4）Oa“jS-（0.47Ss*m-0.63）-（0.0282SMBwM÷0.0318）式中：Om和S的取值见表6.表6Omo和S取值表材料OmoMPaS铝合金3102.0钛合金6202.0结构钢（On这1380MPa）9301.8结构钢(oo>1380MPa)12401.88试验报告试验报告一般包括下列内容：a）材料牌号、生产厂家、炉批号、品种、规格、热处理制度或状态等;b）试样编号、取样方向、取样位置、尺寸和表面状况等；c）试样预制损伤的加工方法；d）试验机型号、试验频率、载荷大小、应力比、加载方式；C）试验过程中不符合本标准的任何情况；f）试样异常断裂时注明断裂位置；g）数据处理时剔除的数据及原因：h）试验数据及处理结果；i）试验日期、温度、湿度、人员。附录A承料性)细节疲劳额定强度截止值计算示例A.1概述本附录是某铝合金细节疲劳额定强度截止值计算示例。A.2疲劳试验疲劳试验数据如下：a)第一