书 书 书犐犆犛 ７７ ． ０４０ ． １０ 犆犆犛犎 ２２ /G21 /G22 /G23 /G24 /G25 /G26 /G27 /G27 /G28 /G29 /G2A 犌犅 ／ 犜 ４０４１０ — ２０２１ 　 /G21 /G22 /G23 /G24 　 /G25 /G26 /G27 /G28 /G29 /G2A /G26 /G2B  /G2C /G2D /G2E /G2F /G30 /G31 /G32 /G33 犕犲狋犪犾犾犻犮犿犪狋犲狉犻犪犾狊 — 犕狌犾狋犻犪狓犻犪犾犳犪狋犻犵狌犲狋犲狊狋犻狀犵 — 犃狓犻犪犾狋狅狉狊犻狅狀犪犾狊狋狉犪犻狀犮狅狀狋狉狅犾犾犲犱犿犲狋犺狅犱 ２０２１  ０８  ２０ /G34 /G35 ２０２２  ０３  ０１ /G36 /G37 /G27 /G28 /G2B /G2C /G2D /G2E /G2F /G30 /G31 /G32 /G27 /G28 /G29 /G2A /G33 /G2F /G30 /G34 /G35 /G36 /G34 /G35书 书 书目 　　 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语和定义 １ ……………………………………………………………………………………………… ４ 　 符号和说明 ４ ……………………………………………………………………………………………… ５ 　 原理 ６ ……………………………………………………………………………………………………… ６ 　 试样 ６ ……………………………………………………………………………………………………… ７ 　 试验设备 ７ ………………………………………………………………………………………………… ８ 　 试验程序 ８ ………………………………………………………………………………………………… ９ 　 数据处理和分析 １０ ………………………………………………………………………………………… １０ 　 试验报告 １０ ……………………………………………………………………………………………… 附录 Ａ （ 资料性 ） 　 数据处理公式 １１ ………………………………………………………………………… 参考文献 １２ …………………………………………………………………………………………………… Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ４０４１０ — ２０２１ 前 　　 言 　　 本文件按照 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 。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。 本文件由中国钢铁工业协会提出 。 本文件由全国钢标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ１８３ ） 归口 。 本文件起草单位 ： 北京工业大学 、 冶金工业信息标准研究院 、 深圳万测试验设备有限公司 、 中航工业沈阳飞机设计研究所 、 力试 （ 上海 ） 科学仪器有限公司 、 中国航发北京航空材料研究院 、 中国航发商用航空发动机有限责任公司 、 钢铁研究总院 。 本文件主要起草人 ： 尚德广 、 董莉 、 李芳代 、 李道航 、 左林玄 、 曲林锋 、 刘建中 、 陈勃 、 张成成 、 童第华 、 高怡斐 、 王斌 、 黄星 、 侯慧宁 。 Ⅲ 犌犅 ／ 犜 ４０４１０ — ２０２１ 金属材料 　 多轴疲劳试验轴向  扭转应变控制方法 １ 　 范围 本文件规定了应变控制下金属材料轴向  扭转复合疲劳试验的原理 、 试样 、 试验设备 、 试验程序 、 数据处理分析和试验报告 。 本文件适用于金属薄壁管试样在室温及高温下施加恒幅对称 、 平均应变为零的加载波形及轴向与扭向波形具有相同频率的轴向  扭转复合疲劳试验 。 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 ； 不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ２２８．１ 　 金属材料 　 拉伸试验 　 第 １ 部分 ： 室温试验方法 ＧＢ ／ Ｔ２２８．２ 　 金属材料 　 拉伸试验 　 第 ２ 部分 ： 高温试验方法 ＧＢ ／ Ｔ６３９４ 　 金属平均晶粒度测定方法 ＧＢ ／ Ｔ７３１４ 　 金属材料 　 室温压缩试验方法 ＧＢ ／ Ｔ１０６２３ 　 金属材料 　 力学性能试验术语 ＧＢ ／ Ｔ１２１６０ 　 金属材料 　 单轴试验用引伸计系统的标定 ＧＢ ／ Ｔ１２４４３ 　 金属材料 　 扭矩控制疲劳试验方法 ＧＢ ／ Ｔ１６８２５．１ 　 静力单轴试验机的检验 　 第 １ 部分 ： 拉力和 （ 或 ） 压力试验机测力系统的检验与校准 ＧＢ ／ Ｔ２５９１７．１ 　 单轴疲劳试验系统 　 第 １ 部分 ： 动态力校准 ＧＢ ／ Ｔ２６０７７ 　 金属材料 　 疲劳试验 　 轴向应变控制方法 ＪＪＧ５５６ 　 轴向加力疲劳试验机 ＪＪＧ７６２ 　 引伸计检定规程 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ１０６２３ 和 ＧＢ ／ Ｔ２６０７７ 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 轴向应变 　 犪狓犻犪犾狊狋狉犪犻狀 ε 引伸计标距长度的伸长量 Δ 犔 ｇ 与引伸计标距长度 犔 ｇ 的比值 ， 用式 （ １ ） 计算 。 ε ＝ Δ 犔 ｇ ／ 犔 ｇ …………………………（ １ ） 　　 注 ： 参考工程应变中的轴向应变定义 。 １ 犌犅 ／ 犜 ４０４１０ — ２０２１ ３ ． ２ 剪切应变 　 狊犺犲犪狉狊狋狉犪犻狀 γ 剪切位移 Δ 犔 ｓ 与引伸计标距长度 犔 ｇ 的比值 ， 用式 （ ２ ） 计算 。 γ ＝ Δ 犔 ｓ ／ 犔 ｇ …………………………（ ２ ） 　　 注 １ ： 由加载在圆柱试样上的扭矩产生 ， 参考工程剪切应变 。 除剪切位移不一样 ， 其他都类似于轴向应变 ， 剪切位 移与引伸计标距方向垂直而不是平行 （ 见图 １ ）。 　　 注 ： 图中符号及其说明见表 １ 。 图 １ 　 扭矩作用下圆柱试样引伸计标距内的扭转截面 　　 注 ２ ： 剪切应变与相对引伸计标距方向的扭转角之间的关系见式 （ ３ ）： γ ＝ｔａｎ Ψ …………………………（ ３ ） 式中 ： Ψ ——— 沿着引伸计标距方向的扭转角 。 　　 注 ３ ： 式 （ ４ ） 给出了用弧度表达的 θ 、 圆柱试样外径 犱 ， 以及引伸计标距长度 犔 ｇ 表达的剪切应变 ： γ ＝ （ 犱 ／ ２ ） θ ／ 犔 ｇ …………………………（ ４ ） 式中 ： θ ——— 剪切位移 Δ 犔 ｓ 对应的扭转角 。 Δ 犔 ｓ 通过使用校准的扭转引伸计可以直接测量 ， 或者由弧长公式 Δ 犔 ｓ ＝ （ 犱 ／ ２ ） θ 求得 ， θ 值通过旋转变量差动变压器直接测量 。 ３ ． ３ 双轴应变幅值比 　 犫犻犪狓犻犪犾狊狋狉犪犻狀犪犿狆犾犻狋狌犱犲狉犪狋犻狅 λ 剪切应变幅值 λ ａ 与轴向应变幅值 ε ａ 的比 ， 用式 （ ５ ） 计算 。 λ ＝ λ ａ ／ ε ａ …………………………（ ５ ） ３ ． ４ 轴向应变和剪切应变之间的相位角 　 狆犺犪狊犲犪狀犵犾犲犫犲狋狑犲犲狀犪狓犻犪犾犪狀犱狊犺犲犪狉狊狋狉犪犻狀狊 φ 轴向应变波形与剪切应变波形之间的相位夹角 ， 这两个波形为相同类型 ， 如同为三角波或同为正弦波 。 ３ ． ５ 同相 （ 比例 ） 轴向  扭转复合疲劳试验 　 犻狀狆犺犪狊犲 （ 狆狉狅狆狅狉狋犻狅狀犪犾 ） 犪狓犻犪犾狋狅狉狊犻狅狀犪犾犳犪狋犻犵狌犲狋犲狊狋 在相同频率下 ， 轴向应变和剪切应变相位角为零 （ φ ＝０° ） 的试验 （ 见图 ２ ）。 　　 注 ： 对于对称循环作用的轴向和剪切应变波形 ， 如果轴向应变波形的最大值与剪切应变波形最大值同时达到 ， 则相 位角 φ ＝０° 。 ２ 犌犅 ／ 犜 ４０４１０ — ２０２１ 标引序号说明 ： １ ——— 剪切应变 ； ２ ——— 轴向应变 。 图 ２ 　 轴向 、 剪切应变波形同相 （ 比例 ） 加载 ３ ． ６ 非同相 （ 非比例 ） 轴向  扭转复合疲劳试验 　 狅狌狋狅犳狆犺犪狊犲 （ 狀狅狀狆狉狅狆狅狉狋犻狅狀犪犾 ） 犪狓犻犪犾狋狅狉狊犻狅狀犪犾犳犪狋犻犵狌犲狋犲狊狋 在相同频率下 ， 轴向应变和剪切应变相位角不为零 （ φ ≠ ０° ） 的试验 。 　　 注 １ ： 对于对称循环作用的轴向和剪切应变波形 ， 如果轴向应变波形的最大值与剪切应变波形最大值不同时达到 ， 则相位角 φ ≠ ０° 。 　　 注 ２ ： 图 ３ 给出了 φ ＝９０° 的非同相轴向  扭转复合疲劳试验加载波形 。 标引序号说明 ： １ ——— 剪切应变 ； ２ ——— 轴向应变 。 图 ３ 　 轴向 、 剪切应变波形非同相 （ 非比例 ） 加载 ３ 犌犅 ／ 犜 ４０４１０ — ２０２１ ３ ． ７ 剪切应力 　 狊犺犲犪狉狊狋狉犲狊狊 τ 由于薄壁管试样受到扭矩 犜 的作用而产生的与轴向正交的切线方向上的应力分量 。 　　 注 １ ： 推荐采用剪切应力均匀分布假设 ， 作用在中径的剪切应力 τ