ICS27.020 J92 备案号：64873—2018
JB
中华人民共和国机械行业标准
JB/T13554—2018
内燃机曲轴弯曲疲劳试验方法
Internal combustion engine bending fatigue test methods for crankshaft
2018-07-04发布
2019-05-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布 中华人民共和国
机械行业标准
内燃机曲轴弯曲疲劳试验方法
JB/T13554—2018
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机械工业出版社出版发行北京市百万庄大街22号
邮政编码：100037
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210mm×297mm·0.75印张·23千字
2019年5月第1版第1次印刷
定价：15.00元
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书号：15111·15283 网址：http：//www.cmpbook.com 编辑部电话：（010）88379399 直销中心电话：（010）88379399
封面无防伪标均为盗版
版权专有 侵权必究 JB/T13554--2018
目 次
前言 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4试件抽样.. 4..．总样本 4.2抽样.. 4.3最小样本数 5试验装置. 6试验方法， 6.1通则... 6.2成组试验法 6.3改进的升降法 6.4疲劳极限单点映射法 7 试验步骤 8试验结果的处理与评价试验报告附录A（规范性附录） 不同显著度水平下相关系数的起码值附录B（规范性附录） 常用正态分布函数值
T
0
图1 谐振式曲轴弯曲疲劳试验台工作原理示意图图2静标动测原理示意图. 图3曲轴弯曲疲劳试验结果数据得出的Goodman图
表A.1不同显著度水平下相关系数的起码值表B..1常用正态分布函数值.. JB/T135542018
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国内燃机标准化技术委员会（SAC/TC177）归口。 本标准起草单位：浙江大学、昆明云内动力股份有限公司、上海内燃机研究所、天润曲轴股份有限
公司、潍柴动力股份有限公司、上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心。
本标准主要起草人：刘震涛、黄瑞、蒋春武、孟红霞、陈云清、丛建臣、俞小莉、乔亮亮、王志坚、 魏世云荣超、孙军、邵诗波。
本标准为首次发布。
II JB/T13554—2018
内燃机曲轴弯曲疲劳试验方法
1范围
本标准规定了内燃机曲轴弯曲疲劳试验的术语和定义、试件抽样、试验装置、试验方法、试验步骤、 试验结果的处理与评价、试验报告。
本标准适用于内燃机曲轴曲拐的台架弯曲疲劳试验。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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/T3358（所有部分） 统计学词汇及符号 GB/T10623—2008金属材料力学性能试验术语 GB/T24176一2009金属材料疲劳试验数据统计方案与分析方法
3术语和定义
GB/T3358（所有部分）、GB/T10623—2008及GB/T24176—2009界定的以及下列术语和定义适应于本文件。 3.1
循环基数circularbase 测定疲劳强度时，人为规定的一个载荷循环次数界限。试样超过该界限即中止试验，推荐使用107。
3.2
试验载荷testload 样本总数为n的一组试验中，第i次独立试验所施加的交变载荷幅值。
3.3
载荷水平loadlevel 在试验控制条件下的载荷强度，例如：载荷幅值、最大载荷与载荷范围
3.4
子样 specimen 从总体中抽取的一部分样件。
3.5
存活率survival rate 试件在给定载荷作用下存活的概率。
3.6
中位秩 median rank
在n个单元样本第1次失效时真实失效概率在 50%的置信水平上应具有的值，以F==-0.3 累计失效概率 cumulative failure probability 产品在规定的条件下与规定的时间内未完成规定的功能的概率。
表示。
n+0.4
3.7
1 JB/T13554-2018
4试件抽样
4.1总样本 4.1.1曲轴弯曲疲劳试验的总样本在材料、几何尺寸以及工艺技术条件上必须满足设计要求，为合格的产品。 4.1.2总样本应具有相同的特性，如果总样本显示了不同的疲劳影响因素的特性，例如批次、材料、 加工工艺与铸造方式等，则总样本应依照上述特性分组，每组随机抽样的样件数应与分组的大小成比例。 4.2抽样
对于解释性研究，要求至少抽取10个试样估计疲劳强度的平均值与标准偏差；对于可靠性数据，要求至少抽取20个试样。抽样方式为在总样本中随机抽取。 4.3最小样本数
最小样本数应满足公式（1。
C, ≤Simax Vn
(1)
f
式中： Cy 变异系数，即子样的标准差与平均值的比值；
误差限度； n 一最小样本数：
Omax
-置信度为、自由度为n-1的t分布分位点。
ty
5试验装置
5.1：疲劳试验装置测量仪表应通过国家计量部门检定并在有效期内，试验频率及载荷水平应保证不会导致试样危险截面发生局部过热，频率应在20Hz～100Hz。 5.2试验曲轴与夹具组成音叉式谐振机构，采取电磁或机械方式驱动，其工作原理如图1所示。试验采用夹具上某一定点的加速度值作为力载荷控制参数，因为这样引起的载荷系统误差最小。一般采用加速度传感器，也可选用位移或应变传感器。
L1
Lo
静标加载位置及方向
说明： 1 一摆臂； 2偏心重块；
L弯曲力臂 L. 一动测力臂：
L静标力臂。
图1 谐振式曲轴弯曲疲劳试验台工作原理示意图
2 JB/T13554—-2018
5.3试验系统采用静标动测法以试样上的应变值作为中间量对试验载荷进行检定，其原理如图2所示。
皮
弯矩/频率/转速
图2静标动测原理示意图
5.4试验载荷控制精度不大于1%，试验装置传感器应定期标定。 5.5·试验结果应满足置信度大于或等于95%、相对误差小于或等于5%的精度要求。如果精度不能满足要求，则加大取样数量直至精度满足要求。
6试验方法
6.1通则
曲轴疲劳试验常用的试验方法分为成组试验法、改进的升降法以及疲劳极限单点映射法。 般在可靠性研究中需要给出曲轴的P-S-N曲线时，通常由成组试验法确定有限寿命区域内的曲
线点（S，N），在循环基数近旁由升降法得到疲劳极限：供方提交产品质量报告时，常用升降法给出曲轴疲劳极限值的统计特征；而内燃机制造厂进行验收与质量控制稽查或小批量试制验证时，可采用疲劳极限单点映射法。
试验要求在曲轴连杆颈过渡圆角的曲拐平面交线处沿交线的方向贴应变片，在实现弯矩载荷标定的同时，也能够给出了圆角应变（应力）载荷的数值。 6.2成组试验法
具体方法详见GB/T24176-2009。 6.3改进的升降法
具体方法详见GB/T24176—2009。 6.4疲劳极限单点映射法 6.4.1在有限寿命段［（1.0～1.2）×105次～（0.5～1.0）×10次］进行强化试验。当试验观测点达到5 点以上时，对（1gN、1gS）（i≥5）做回归分析，若相关系数大于显著度水平为0.05的起码值（起码值可由表A.1查取），则可以进行试验结果的统计分析。 6.4.2考虑极端情况，在高周疲劳临界寿命Ncritical=105次处，可认为无离散现象而聚集成一个固定的点。该点即为回归直线在N-Ncritical处的值，称为高周疲劳临界点，而高周疲劳临界点必定位于S-N 曲线上 6.4.3将高周疲劳临界点与一个有效的试验观测点在对数坐标系下连成射线，该射线就是一条估计的 S-N曲线，这条曲线在循环基数点的值，即为疲劳极限的一个估计值。当观测点满足4.3的要求时，可对相应的一组观测点(FL）（i≥5）进行统计处理。
3 JB/T135542018
6.4.4对上述一组观测点(FL}（≥5）做升序排列：FL≤FL≤≤FL则由公式（2）求得近似累计失效概率（相当于观测点的中位秩）。
i-0.3 n+0.4
(2)
PEL
式中： PeL: 近似累计失效概率；
升序排列后的序号：最小样本数。
i
A
根据公式（3）计算累计失效概率对应的标准正态偏量。
PL:
(3)
e2dt
V2元
6.4.5若试验中止时样件并未失效，为了充分利用中止样件的信息，引入失效平均序号的概念，按公式（4）计算。
i= i-1 + + n+1-ik-1
(4)
n+2-j
对（u，FL）（≥5）做回归分析。当其相关系数大于显著度水平为0.05的起码值时，则认为累计失效概率的标准正态偏量与疲劳极限的估计值满足线性关系，亦即疲劳极限满足正态分布。若回归直线方程为：
FL=a + bu
(5)
式中： a-FL-bu =Z(u, -w)(FL, - FL)
E(u; - u)?
式中：
2FL. 2u
FL==
n
u==
n 当u=时，则疲劳极限的平均值u=a：当u1时，则疲劳极限的标准差-6
6.4.6试验的置信度取95%，误差限度为5%。以此确定试验样件数。 6.4.7不同存活率下的疲劳极限按公式（6）计算。
(6)
X,=u+U
式中：
t 一存活率为p下的疲劳极限； Up 存活率为P的标准正态偏量，其值见附录B。
4