ICS 77.040.10
CCSH 22
B
中华人民共和国国家标准化指导性技术文件
GB/Z40387-2021
金属材料 多轴疲劳试验设计准则 Metallic materials--Principles and designs for multiaxial fatigue testing
(ISO/TR 12112:2018,MOD)
2022-03-01实施
2021-08-20发布
家市场监督管理总局
家标雅化管理委员会 发 布
威 GB/Z40387-2021
目
次
前言 S8 引言
E
规范性引用文件术语和定义特号和说明总体原则 $0880 5.1 概述 5.2 发展历
多辅度劳试验的加载方法 5.4 多转疲劳分析
5.3
s88s8#0年0年年#00号
9ORPSPRSRE2
5.5 多轴藏劳失效准测轴向拉（压）和扭转组合加蒙试验系统和试样设计 6.1 发展历程 s5年050080080605000580608 6.2 试样设计 6.3 试验机设计十字双轴试验系统和试样设计. 7.1 发展历程 7.2 试样设计 7.3 试验机设计#6 输向拉压）和内外压组合加载试验恶统和试样设计... 8.1 发展历释.... 8.2 试样设计 面 售 品 8.3 试验机设计 RRB8RD 附录A（资料性）本文件章条编号与ISO/TR12112：2018章条缴号对照附录B（资料性） 本文件与ISO/TR12112：2018的技术性差异及其原因附录C（资料性） 适用于管状和板状试样的多轴试验方法及其属性附录D（资料性） 试样几何形状汇总参考文献....
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32 GB/Z403872021
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测》的规定越草。
本文件修改采用ISO/TR12112：2018金属材料多轴费劳试验设计准测》，文件类型由ISO的技术报告调整为我国的国家标准化指导性技术文件，
本文件与ISO/TR12112：2018相比，在结构上有较多调整，两个文件之间的结构编号变化对照觉表见附录A
本文件与ISO/TR12112：2018相比，存在较多技术差异，在所涉及的条款的外侧页边空白位置用垂直单线（1）进行了标示。这些技术差异及其原因一览表见附录B。
请注意本文件的某紫内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的贵任。 本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国销标准化技术要员会（SAC/TC183）归口。 本文件起草单位：华东理工大学、天津大学、中国航发商用航空发动机有限贵任公司、力试（上海）科
学仅器有限公司、中国石油大学（华东）、冶金工业信息标准研究院，
本文件主要起草人：张显程、陈刚、王润梓、涂善东、付元杰、张成成、王斌、蒋文春、姚树磊、谈建平、 李兵兵、侯慧宁。 GB/Z 40387—2021
引言
工业构件会受到不同形式的多轴疲劳载荷作用，而疲劳裂纹通常萌生于构件表面缺陷或几何不连续处，因此其疲劳性能主要受平面双轴应力状态的影响。双轴应力状态包括面内主应力大小和符号相等的等双拉状态（在内压、扭转和热载荷试验中存在），面内主应力大小相等、符号相反的纯剪切状态（如扭转和纯剪切试验)和介于两者之间的双轴应力状态。
由于单轴试验简单且成本低，全球疲劳测试数据多在单轴状态下进行。因此，多轴测试的另 一个自标是研发材料力学模型，以实现特定条件下多轴与单轴的关联。
为了保证不同试验室关于多轴疲劳试验研究的可靠性和一致性，在进行试验和采集数据的过程中宜遵从本文件的相关建议和规定。
IV GB/Z40387—2021
金属材料 多轴疲劳试验设计准如
1 范围
本文件插述了多轴疲劳试验的一般原理，并确立了特定类别的多辅载劳试验用试样的设计准则本文件避用于多轴拉扭疫劳试验、内外压作用下的暂向拉（压）扭转变劳试验以及双辅拉伸或压缩
疫劳试验：
规范性引用文件
1
下列文件中的内容通过文中的规获性引用顾构成本文件必不可少的条款，其中，注日期的引用文件，仅该日期对成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）用于本文件。
GB/T6398金属材料疲劳试验疲劳牧扩展方法（GB/T5398—2017，ISO12108：2012，MOD） GB/T12160金属材料单轴试验用号伸计系统的标定（GB/T12160—2019，ISO9513：2012，IDT） GB/T13992金属粘贴式电阻应变计 GB/T16825.1普力单轴试验机的检验第1部分：拉力和（或）力试验机测力系统的检验与校准
(GB/T16825.1—2008,ISO7500-1.2004,IDT)
GB/T25917.1单轴疲劳试验系航第1部分：动态力校准（GB/T25917,1-2019，ISO4965-1： 2012.IDT)
GB/T28855 硅基压力传感器 GB/T38250—2019金属材料接劳试验机同轴度的检验（ISO23788：2012，IDT） GB/T40410-2021金属材料 多辅整劳试验 轴向-扭转皮变控制方法 JG269扭转试验机检定规程
术语和定文
下列术语和定义适用于本文件
3.1
双轴应变比 biaxial strain ratio 0 表面较小主度变与较大主度变的比值，
3.2
双轴应力比 biexial stress ratio 9 表面较小主应力与较大主皮力的比值。
3.3
主变 principal struims 8182s8# 物体内某一点的微面积元上剪切应变分量为零时的正应变分量，>> GB/Z40387-2021
3.4
主应力 principal stresses 01,02,03 物体内某一点的微面积元上剪切应力分量为零时的正应力分量，1>2>3。
3.5
泊松比 Poisson'sratio v 材料在单向受压或受拉时，横向应变与轴向应变的绝对值的比值。
3.6
最大剪切应变 maximumshearstrain Yma 在变形后的材料中所有剪切应变分量中的最大值。
3.7
摩尔应变圆 Mohr'sstrain circles 复杂应变状态下材料中一微元各截面上应变分量之间关系的平面图形。
3.8
十字形试样 cruciformspecimen 具有对称十字形几何形状的试样，试样的长度和宽度远大于试样的厚度。
3.9
中心减薄区 thinnedgaugearea 十字形试样中心处厚度比试样其余部分薄的平面区域，该区域范围不应与试样臂干涉。
3.10
开缝slit 十字形试样的每条试样臂上加工出的狭缝。
3.11
试样臂 specimenarms 十字形试样中心沿两相互垂直的方向延伸出的两对长度、宽度均相等的板条。
3.12
缺口notch 为进行预置裂纹而在十字形试样中心减薄区中心机加工出的微小缺陷。
3.13
标距部分 gaugepart 管状试样标距段和十字形试样中心减薄区的总称。
3.14
标距段 gaugelength 管状试样中用以测定应力和应变的部分。
符号和说明
4
表1给出的符号和说明适用于本文件。
2 GB/Z40387-2021
表1特号和悦
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153 GB/Z 40387—2021
表1 符号和说明(续）
符号 0, R R. R. R: r, t, w We w,
说明
单位 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm
中心减薄区外椭圆圆心距十字形试样垂直义方向的轴线的距离
中心减薄区外圆角半径中心减薄区减薄圆弧的半径中心减薄区过渡圆弧半径中心减薄区内圆角半径每条开缝顶部的圆角半径开缝顶部与减薄区的距离每条开缝中心线之间的距离
试样臂边缘与最外侧开缝中心线之间的距离
开缝宽度通用符号
试验机输人的中心位置维持信号或边载荷零点值
D. Da E Ep E1n29E3
试验机输人的变形量的目标值
试样标距部分的应变试样标距部分的塑性应变分量
主应变，1>2>E3
双轴应变比最大剪切应变
9 7 max v a
泊松比试样标距部分的应力主应力，1>2>3
MPa MPa
01+02903
双轴应力比
9
5 总体原则
5.1 概述 5.1.1 多轴疲劳试验是指采用特定几何形状的试样进行一系列测试，以模拟实际构件关键位置上的动态应力-应变响应，进而确定循环应力-应变历程、裂纹萌生和扩展行为、疲劳寿命和失效模式的试验。 5.1.2试样加载的控制模式（应力控制或应变控制)取决于实际构件的几何药束情况。例如，代表相对不受约束的燃气涡轮机叶片的试样，宜在应力控制模式下进行测试；而对于模拟启动期间经受热应变的蒸汽涡轮盘的试样，宜在应变控制模式下进行测试。 5.1.3在应力幅足以使试样材料充分进人低周疲劳（LCF)循环塑性区域的情况下，为了更好地控制测试期间的循环幅值和试样断裂后试验机夹头的运动幅度，宜在应变控制模式下进行测试。