ICS 77.040.10 H 22
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T37306.2—2019/ISO12110-2:2013
金属材料 疲劳试验 变幅疲劳试验第2部分：循环计数和相关数据缩减方法
Metallic materials-Fatigue testing-Variable amplitude fatigue testing-
Part 2:Cycle counting and related data reduction methods
(ISO 12110-2:2013,IDT)
2019-03-25发布
2020-02-01实施
国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T37306.2—2019/ISO12110-2:2013
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义
循环计数方法计数方法选择
4
5
6
附录A（资料性附录） 雨流计数法附录B（资料性附录） 量化、循环提取和循环中开放循环序列组成的示例附录C（资料性附录） 雨流计数法结果报告的示例参考文献
17 20 26 GB/T37306.2—2019/ISO12110-2:2013
前言
GB/T37306《金属材料疲劳试验 变幅疲劳试验》分为两个部分：
第1部分：总则、试验方法和报告要求；第2部分：循环计数和相关数据缩减方法。
本部分为GB/T37306的第2部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分使用翻译法等同采用ISO12110-2:2013《金属材料 疲劳试验变幅疲劳试验 2第2部分：
循环计数和相关数据缩减方法》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：
GB/T37306.1一2019金属材料疲劳试验变幅疲劳试验第1部分：总则、试验方法和报告要求（ISO12110-1：2013，IDT）。
本部分做了下列编辑性修改：
将附录A的A.3.2第2段内容中的图A.6”修改为“图A.7”；将附录A的A.3.4.2.1、A.3.4.2.2和A.3.4.2.3中的"参见表C.1和表C.2”、“参见表C.3”和"参见表C.4”修改为“参见图C.1和图C.2”、“参见图C.3”和"参见图C.4”；在附录A中相应位置增加引用了图A.11、附录B、附录C、表C.1、表C.2、表C.3、表C.4和表C.5; 在附录C中相应位置增加引用了表C.8。
本部分由中国钢铁工业协会提出。 本部分由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。 本部分起草单位：上海大学、上海出入境检验检疫局工业品与原材料检测技术中心、广州大学、浙江
万里扬股份有限公司、深圳万测试验设备有限公司。
本部分起草人：汪宏斌、李谦、吴益文、申文权、周伟、徐忠根、陈卓、秦子威、黄星
I GB/T37306.2—2019/ISO12110-2:2013
金属材料疲劳试验变幅疲劳试验第2部分：循环计数和相关数据缩减方法
1范围
GB/T37306的本部分规定了应用于变幅疲劳试验的循环计数和数据缩减的方法。 对于每个试验或试验系列，循环计数都是约束性的，数据缩减的各种方法则是可选择采用的。 本部分支持包含变幅疲劳试验总则、试验方法和报告要求的ISO12110-1。 本部分适用于所有载荷类型，术语“载荷”指的是力、应力或应变下列各项不属于本部分的考虑范围之内：
出现孤立的过载或欠载现象的恒幅疲劳试验；零部件或结构件的试验：
一环境影响，如腐蚀、与温度时间相关的蠕变导致频率和波形的影响；一多轴加载。
注1：当进行恒定振幅或变幅受控加载多轴试验时，相位是至关重要的。 注2：循环时的频率变化不属于本部分的范围，后续各章条只处理恒定频率循环的情况。
规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注目期的引用文件，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。
ISO12110-1金属材料疲劳试验变幅疲劳试验第1部分：总则、试验方法和报告要求 (ISO12110-1,Metallic materialsFatigue testingVariable amplitude fatigue testingPart l: General principles,test method and reporting requirements)
3术语和定义
ISO12110-1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
平均载荷穿级数meancrossing 在给定长度历程内，载荷-时间历程以正斜率或负斜率，或者同时以两种斜率的方式穿过平均载荷
等级水平的次数。
注：为了循环计数的目的，平均载荷穿级数也可定义为参考载荷等级水平穿级数。
3.2
范围 range 两个连续折返点间的代数差。 注1：在变幅加载时，范围的定义因所采用的计数方法不同而异。例如，“总范围”定义为给定载荷-时间历程的最高
峰值和最低谷值(分别为绝对最大值和绝对最小值)间的代数差。 注2：当采用不同方法进行循环计数时，通常以非连续载荷峰值和谷值之差作为范围。但在实践中，“范围”的定义
被拓宽了，因此也可以包括这种连续的载荷峰值和谷值的类型。
1 GB/T37306.2—2019/ISO12110-2:2013
3.3
参考载荷referenceload 为了计数而设定的载荷水平，载荷变化叠加于其上。 注1：参考载荷可以和载荷-时间历程的平均载荷相同，但对此不作要求。
3.4
折返点 reversal 载荷-时间历程的一阶导数改变符号（从正到负或从负到正）的点。 注1：折返点出现在峰值或谷值上。
3.5
不规则因子irregularityfactor 信号不规则性的表征，即没有穿过平均值的循环次数，I=N。/N。。 注1：N。是平均载荷穿级数。 注2：N.是峰值个数。
3.6
平均载荷水平mean-loadlevel 峰值和谷值的平均值。
4循环计数方法
4.1 总则
循环计数通常被用来反映不规则的载荷-时间历程。它可以给出模拟了所研究试样或构件真实加
载情况的不同大小循环的次数。
注：循环的定义因所用循环计数方法的不同而异循环计数也可以对力、应力、应变、偏转角或其他加载参量的载荷-时间历程进行循环计数，有下列循环计数方法：
穿级计数法；峰值计数法；简单范围计数法；范围对计数法；雨流计数法。
4.2 循环计数法
4.2.1 加载信号采样
加载信号的记录通常包含测量信号（模拟信号或数字信号）对时间的连续演变过程。如果最初的载荷-时间历程是模拟信号，那么它就需要被转换成数字文件，以便能够完成对载荷-时间历程的后续计算机处理，包括信号采样，即每隔一定的时间间隔进行采样。
采取以下预防措施，数字信号就能代表真实模拟信号：
过滤输出信号以消除与疲劳过程无关的噪声和其他干扰，这些噪声和其他干扰通常是真实载荷-时间历程的一部分；采样频率应使每个模拟加载循环至少包含20个采样点，且至少是实际或预期模拟信号观测到的最大频率的20倍。
应按照ISO12110-1对原始模拟信号进行过滤。
2 GB/T37306.2—2019/ISO12110-2:2013
4.2.2穿级计数法 4.2.2.1穿级计数的结果如图1所示。每当载荷时间历程的正斜率部分穿过参考载荷等级水平之上的某一预设等级水平时记一个数，每当载荷时间历程的负斜率部分穿过参考载荷等级水平之下的某一预设等级水平时也记一个数。参考载荷等级水平的穿级数通常用加载时间历程正斜率部分的穿级数来计算。正或负斜率穿级计数之间没有本质差别。采用这种区分仅是为了减少一半的穿级数。 4.2.2.2在工程实践中，穿级计数常常指定限制条件以消除可能引发大量计数的小幅值变化。这也可以通过在循环计数前过滤小的载荷波动来完成。第二种方法是不在参考载荷等级水平上计数，而是在参考载荷之上的每一个等级水平下另设置一个较低的辅助水平，当辅助水平与穿过相邻两等级水平的载荷时间历程正斜率部分相交时记一次数；同样地在参考载荷之下的每一个等级水平上另设置一个较高的辅助水平，当辅助水平与穿过相邻两等级水平的载荷时间历程负斜率部分相交时也记一次数。 图1b)说明了这第二种方法。第二种方法的一个变化形式是对参考载荷之上的所有计数水平采用同一个较低的辅助水平，同样地对参考载荷之下的所有计数水平采用同一个较高的辅助水平。在这种情况下，载荷水平通常不是均匀分布的 4.2.2.3疲劳分析中最常见的循环计数通过以下方式从穿级计数法中得出：首先构造最大可能的循环，接着构造第二大循环，依次类推，直至用完所有水平的穿级数。折返点都假定在载荷水平之间的中间水平上。
循环计数处理方法见图1c）。需要注意的是一且获得循环计数，那么这些循环可以以任何期望的顺序来加载，但同时这种顺序将对疲劳损伤程度有一定影响。也可以采用其他的循环构造方法。 4.2.3峰值计数法 4.2.3.1峰值计数法需确定相对最大或最小载荷值的出现情况。该方法需对参考载荷水平上方的峰值进行计数，并对参考载荷水平下方的谷值进行计数，如图2a)所示。峰值和谷值的计数结果通常分开记录。这种方法的另一种计数方式是在不考虑参考载荷的情况下计数所有的峰值和谷值。 4.2.3.2为了清除小幅值载荷的影响，常常使用均值穿级-峰值计数法。不必计数所有的峰值和谷值，仅需计数两个连续均值穿级之间的最大峰值或者最大谷值，如图2b)所示。 4.2.3.3疲劳分析中最常见的循环计数通过以下方式从峰值计数法中得出：首先使用最高峰值和最低谷值构建最大可能的循环，接着构造第二大循环，依次类推，直至用完所有峰值计数。这种处理方法见图2c）。需要注意的是，一且获得循环计数那么这些循环可以以任何期望的顺序来加载，但同时这种顺序将对疲劳损伤程度有一定影响。也可以采用其他循环构造的替代方法，例如随机地选取峰值-谷值对。 4.2.4简单范围计数法 4.2.4.1简单范围计数法如图3所示。可以用该方法计数正范围，负范围或同时计数两种范围。如果仅计数正范围或负范围，则每个范围当作一个循环计数。如果正范围和负范围两者都计数，则每个范围当作半个循环计数。计数之前通常忽略小于预设水平的范围。 4.2.4.2平均载荷也影响测得的疲劳结果，因此每个范围的平均值也很重要，也应该计数范围平均值。 这种方法称为简单范围-平均值计数法
对图3中的示例，简单范围-平均值计数的结果在图3的表格中以范围-平均值的矩阵形式给出。
3 GB/T37306.2—2019/ISO12110-2:2013
水平 +3 +2 +1 0
计数 2 3 5 2 2 1 1
-2 -3
水平穿级计数
a)
水平 +3 +2 +1 0 -1 -2 3
计数 2 3 2 0
1
-
1
1
b）限制水平穿级计数
范围(水平)
循环计数
7 6 5 4 3 2 1
1 0 1 0 0
￥3 +2 +1
AA
1
2
c）得自水平穿级计数a)的循环
说明： x 一时间；
载荷水平。
Y
图1 穿级计数法示例 GB/T37306.2—2019/ISO12110-2:2013
水平 +3.5 +2.5 +1.5 1.5 2.5 2.7 3.5
计数 2 1 2 1 1 1 1
a) 峰值计数
水平
计数
F3
+3.5
2
2
3.5
b）均值穿级-峰值计数
水平
计数
7
1
+3 x
6.2
1
1
5
1.5
3
得自峰值计数a)的循环
c）
说明： X 一时间； Y 载荷水平。
图2 峰值计数法示例
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