GB/T 38250-2019 金属材料 疲劳试验机同轴度的检验

;

ICS19.06077.040.10

N71

中华人民共和国国家标准

/—/:

GBT382502019ISO237882012

金属材料疲劳试验机同轴度的检验

—

MetallicmaterialsVerificationofthealinmentoffatiuetestinmachines

ggg

(:,)

ISO237882012IDT

2019-10-18发布2020-05-01实施

国家市场监督管理总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—/:

GBT382502019ISO237882012

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准使用翻译法等同采用:《金属材料疲劳试验机同轴度的检验》。

ISO237882012

与本标准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:

———/—:()

静力单轴试验机的检验第部分拉力和或压力试验机测力系统

GBT16825.120081

的检验与校准(:,)。

ISO7500-12004IDT

本标准做了下列编辑性修改:

———“”,“”“”;

统一了文中术语弯曲百分比的表示符号将行文中的β改为B

———)、),“”“”,“”“”。

修正了图3bc中的符号错误将W改为w将Wg改为wg

本标准由中国机械工业联合会提出。

(/)。

本标准由全国试验机标准化技术委员会SACTC122归口

:、、

本标准起草单位中机试验装备股份有限公司深圳万测试验设备有限公司中国航空工业集团公

、、、

司北京长城计量测试技术研究所济南鑫光试验机制造有限公司广州大学承德市精密试验机有限公

、。

司深圳市华测检测有限公司

:、、、、、、。

本标准主要起草人刘继林安建平田峰王建国徐忠根王新华徐维嘉

Ⅰ

/—/:

GBT382502019ISO237882012

引言

,()。

本标准中的试验机同轴度指的是夹具几何加载轴线的一致性该理想状态的任何偏离将导致

/()()。(

加载链的角度和或侧向偏置或不同轴参见附录A不同轴表现为试样或同轴度测量装置以下称

“”)/。/

同轴度传感器上存在一个附加的弯曲应力应变区弯曲应力应变区叠加在所施加的假定均匀的

/。,/。

应力应变场上在纯扭转试验中任何不同轴将导致双轴扭转附加弯曲应力应变状态的产生

,([]、[]

已证明轴向疲劳试验系统中加载链的不同轴显著影响着疲劳试验结果参见参考文献12和

[])。

3

,:

由不同轴导致的弯曲其主要原因无非是以下因素的综合

———夹具中心线的一致性差;

———试样或同轴度传感器自身的固有缺陷。

,,。

理想情况下对所有试样或同轴度传感器试验机产生的弯曲分量保持不变试样或同轴度传感器

产生的弯曲分量随装置不同而变化。

([][]),,

最近的研究参见参考文献和已表明无论试样或传感器多么精细地加工固有的弯曲误差

45

。()、、

始终存在固有缺陷即偏心和倾斜产生于装置轴向中心线的几何不对称和与所选应变片类型安装

。,。

性能有关的其他测量误差装置的固有弯曲误差会很显著有时甚至超过机器不同轴导致的弯曲误差

。

本标准通过下述方法消除了同轴度传感器自身固有缺陷导致的误差将同轴度传感器绕其纵轴旋

,。,

转180°并从测定的整体最大表面弯曲应变中减去其弯曲分量因此具有相同材料和标称尺寸的不

,;[]。

同装置理应给出相同的同轴度测量结果参见参考文献中图的例子

210

Ⅱ

/—/:

GBT382502019ISO237882012

金属材料疲劳试验机同轴度的检验

1范围

本标准规定了使用应变测量装置的试验机同轴度检验方法。

/、、、

本标准适用于金属材料动态单轴拉和或压纯扭转复合式拉扭复合式压扭和复合式拉压扭转疲

劳试验机。

,。

本标准中概述的方法是通用的可以应用到静态试验机和非金属材料测试

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

:()

金属材料静力单轴试验机的检验第部分拉力和或压力试验机测力系统

ISO7500-11

的检验与校准(——:/

MetallicmaterialsVerificationofstaticuniaxialtestinmachinesPart1Tension

g

—)

comressiontestinmachinesVerificationandcalibrationofforce-measurinsstem

pggy

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

同轴度alinment

g

()。

加载链组件包括试样的加力轴线的一致性

:。

注不满足这种一致性会导致在试样上产生附加弯矩

3.2

同轴度传感器alinmentcell

g

精密加工的试验机同轴度检验用应变式测量装置。

3.3

同轴度规alinmentaue

ggg

,。

由一对分离杆和一个通止规组成的用于夹具同轴度符合性检验的精密加工的机械装置

3.4

平均轴向应变averaeaxialstrain

g

ε

o

由分布在同轴度传感器表面处于相同横截面的一组应变片测量的平均纵向轴应变。

:。

注平均轴向应变表示截面几何中心的应变

3.5

加载链loadtrain

包含横梁和驱动器在内的二者间的所有部件。

:。

注加载链包括试样

1

/—/:

GBT382502019ISO237882012

3.6

弯曲应变bendinstrain

g

ε

b

应变片测得的局部应变与平均轴向应变之差。

:、。。

注弯曲应变是用大小方向和离散的作用点表征的矢量它通常随同轴度传感器表面位置点的不同而变化

3.7

试验机同轴度machinealinment

g

用最大弯曲应变分量ε,,表征的夹具轴线的一致性程度。

bmaxmc

:/。

注机器不同轴表现为上下夹具的加力轴线存在侧向偏置和或角度倾斜

3.8

试验机方位machineasect

p

、、。

试验机的前方后方左方和右方

3.9

最大弯曲应变maximumbendinstrain

g

,

ε

bmax

,。

在给定的横截面中具有最大弯曲应变幅值的矢量

:、。

注最大弯曲应变矢量用大小方向和离散的作用点表征

3.10

弯曲百分比ercentaebendin

pgg

B

最大弯曲应变乘100并除以平均轴向应变。

3.11

测量平面measurementlane

p

同轴度传感器上一组应变片的横轴所在的截面。

3.12

测量方位measurementorientation

同轴度传感器相对其纵轴的位置(、、和)。测量方位明确了应变片或同轴度传感器

0°90°180°270°1

表面的一个永久标记相对于机器前方的位置。

:。

注机器前方是方位

R-

3.13

平行长度arallellenth

pg

L

p

同轴度传感器缩颈段的平行部分的长度。

3.14

比例极限roortionallimit

pp

,。

材料能够保持弹性的最大应力即没有任何应力应变比例偏差

-

3.15

方向

R-R-direction

相对于试验机机架的固定参考方向。

:。

注通常指试验机前部中心方向

3.16

应变片轴向间距strainaueaxialsearation

ggp

L

g

同轴度传感器上下测量平面间的轴向距离。

2

/—/:

GBT382502019ISO237882012

3.17

应变片横向间距strainauetransversesearation

ggp

w

g

,。

薄矩形同轴度传感器宽面上应变片中心间的横向距离

4符号

下列符号适用于本文件。

:。

A~A上层应变片组

14

:。

B~B下层应变片组

14

:;。

d圆柱体同轴度传感器的最小直径同轴度规的内径

:。

D圆柱体同轴度传感器夹持端的直径

:。

e偏心或侧向偏置

:。

Lp平行长度

:。

Lg应变片轴向间距

:、。

Lz同轴度传感器同轴度规或试样的全长

:。

r同轴度传感器或试样的平行长度与夹持端的圆角半径

:。

t矩形同轴度传感器缩颈段的厚度

:。

w矩形同轴度传感器缩颈段的宽度

:。

W矩形同轴度传感器夹持端的宽度

:。

wg应变片的横向间距

:。

B弯曲百分比

:。

Bac由同轴度传感器的固有缺陷引起的弯曲百分比

:。

Bmc由试验机不同轴引起的弯曲百分比

:。

ε平均轴向应变

o

、:()。

εε等各自应变片的读数即局部应变

12

:()。

ε弯曲应变合成值

b

:。

ε,由同轴度传感器的固有缺陷引起的弯曲应变分量

bac

:。

ε,由试验机不同轴引起的弯曲应变分量

bmc

:()。

ε,最大弯曲应变合成值

bmax

:。

ε,,由同轴度传感器的固有缺陷引起的最大弯曲应变分量

bmaxac

:。

ε,,由试验机不同轴引起的最大弯曲应变分量

bmaxmc

:()。

γ倾斜角

:()(,)。

,,相对于应变片或同轴度传感器表面的一个永久标记的位置角俯视顺时针方向

θε1

acbmaxac

:()(,)。

,,相对于试验机前方方向的位置角俯视顺时针方向

θεR-

mcbmaxmc

5测量要求

5.1试验机

()、(),

试验系统应包含一个由力传感器负荷传感器调理数据采集器和指示单元组成的测力系统该

系统应符合ISO7500-1的要求。

注:级试验机要求力值验证范围内的示值误差不超过。

11±1%

,,

重要的是夹具要能使同轴度传感器绕自身纵轴旋转180°还应充分保证同轴度传感器重复定位

3

/—/:

GBT382502019ISO237882012

()。

和装夹时不同轴变化最小见附录B

()。:

推荐非必要试验机加载链的一部分配有侧向和角度偏置的调整装置同时建议

),;

a减少夹持装置的部件数量以减少机械接口的数量

),,

在涉及交变拉压载荷的测试中最大限度地提高疲劳试验机的侧向刚度以减少任何所谓的

b-

([])。

交变弯曲对疲劳试验结果的影响参见参考文献1

:。

注试验机侧向刚度的测试方法参见附录

2C

5.2同轴度传感器

,([]);

测量中使用的同轴度传感器其刚度对同轴度测量有轻微的影响参见参考文献的图传感

213

,。,

器的刚度越低试验机同轴度测试的灵敏度越高一个好的同轴度传感器也宜足够稳定可以连续使用

()。。

较长时间即多年宜注意确保充分满足这两方面的要求

,:

理论上合适的同轴度传感器材料宜具有

)足够大的线弹性范围;

a

)组织稳定性高;

b

)无明显残余应力以确保尺寸的稳定性;

c

)良好的抗氧化性能。

d

()(

完全回火钢如Rp0.2约为1000MPa的合金钢是同轴度传感器制作的理想选材参见参考文献

[][])。()。

和高强度铝合金如也属于合适的备选材料

347075-T6

5.3设计和制造

5.3.1设计

()。

同轴度传感器的总长应与疲劳试样相同但标距和横截面积不一定相同其应采用与疲劳试样

,。,

相同的方式装入夹具以避免使用特殊的转接件对于圆柱体传感器直径不应超过或疲劳

d10mm

,。、。

试样的直径两者取大者推荐的标准直径为和

5mm7.5mm10mm

、。,

表表和表给出了推荐的标准比例使用比表中所示尺寸还小的截面或许受限于合适应变

123

。、(

片的获取图和图给出了同轴度传感器基本形状的同轴度直线度和平行度的要求即影响同轴度

12

的表面机械加工公差)。

,。,

在遵守本标准主要要求的前提下其他的几何形状和侧轮廓外形是允许的然而显著的尺寸变

,。

化妨碍与推荐的标准传感器的测量进行有意义的比较推荐的其他几何形状和夹持端设计参见参考

文献[]。

4

5.3.2圆形截面同轴度传感器的尺寸

圆形截面同轴度传感器的尺寸见表和图。

11

表1圆形横截面同轴度传感器的名义尺寸

尺寸

推荐值

mm

,,

d57.510

L2.5d

p

r≥2d

4

/—/:

GBT382502019ISO237882012

()

表续

1

尺寸

推荐值

mm

()

DD试样

()

LzLz试样

缩颈段表面粗糙度:

Ra0.8m~1.6m

μμ

5.3.3厚矩形截面同轴度传感器的尺寸

厚矩形截面同轴度传感器的尺寸见表和图。

22

表2厚矩形截面同轴度传感器的名义尺寸

尺寸

推荐值

mm

,,

t57.510

w≥t

Lp≥2.5t

r2t~8t

()

WW试样

()

LzLz试样

缩颈段表面粗糙度:

Ra0.8m~1.6m

μμ

5.3.4薄矩形截面同轴度传感器的尺寸

薄矩形截面同轴度传感器的尺寸见表和图。

32

表3薄矩形截面同轴度传感器的名义尺寸

尺寸

推荐值

mm

,,

t234

w≥5t

Lp≥2.5t

r2t~8t

()

WW试样

()

LzLz试样

缩颈段表面粗糙度:

Ra0.8m~1.6m

μμ

5.4机械加工

,,

精加工时应小而减量切割并加注充足的冷却液使传感器材料的金相组织和性能不受影响同时不

5

/—/:

GBT382502019ISO237882012

。,

致引起过度的残余应力为使应变片有效的粘接同轴度传感器的最佳表面粗糙度Ra应在0.8m~

μ

1.6m范围内。

μ

:。

注疲劳试样的表面粗糙度Ra通常在0.2m~0.4m范围内

μμ

5.5应变片安装前的检验

,(),

应变片粘贴前应仔细检验同轴度传感器使用的仪器如光学投影仪或比较仪确认所有的关键尺

,。,

寸和相关的几何公差以确保其满足所有的几何要求应变片粘贴后则无法用这些方法检验同轴度传

感器了。

5.6应变测量仪

()([][])。

一批个应变片个一组分两组应如图所示编号和定位参见参考文献和对圆柱体

84345

[)],。)

同轴度传感器见图应变片应沿同轴度传感器的圆周相距等间隔分布图所示分布结构

3a90°3b

/。(),

适合于宽厚比wt<3的矩形同轴度传感器对具有更大宽厚比≥3的同轴度传感器应变片可背靠

,)。,

背成对地安装在与同轴度传感器中心线等距的位置如图3c所示应变片应全部匹配即来自相同制

。。

造商的同批次产品建议有效长度约为0.1Lp或更小

(),,,

本标准的同轴度测量参数决定因素由所测应变的比值确定因此它们不宜受到温度变化的影

。,

响建议使用与同轴度传感器材料匹配的带温度自补偿的应变片尤其是要精确测量绝对轴向平均应

,,。

变时如模量测量同样需要

,。

按图的要求表给出了应变片在同轴度传感器表面的安装位置

34

表4应变片的安装位置

尺寸要求

L0.75L

gp

w0.75w

g

:,,

注距离L=0.75L表示最大间距以减少应力集中带来的影响应力集中与同轴度传感器平行长度末端截面

gp

的变化有关。

。。

宜注意根据制造商的建议选择应变片同时确保应变片按制造商推荐的工序粘贴应变片应安装

,,。

在指定位置偏差不超过0.1mm或同轴度传感器的直径或宽度的0.01倍取较大者其测量轴应与同

,。,,,

轴度传感器的纵轴对齐偏差在以内安装完毕后在添加保护层前应使用合适的仪器如角光学

2°

,。

投影仪或低倍显微镜的环形标线检查并确认应变片的对齐

()。

应变测量和数据采集系统不含同轴度传感器应进行相应的校准用于校准应变测量和数据采集

/,。(

系统的并联电阻器和或任何其他设备应溯源到相关的国家标准应变测量和数据采集系统包括同

),。

轴度传感器的应变测量不确定度应在±5ε或读数的±1.0%以内取大者

μ

(“”)。

三应变片型传感器以下简称三片型传感器参见附录D

5.7系统检查

,。

5.7.1为确保同轴度测量系统的功能正常应进行以下检查

,。

5.7.2作为同轴度传感器调试过程的一部分以下检查应至少执行一次将同轴度传感器连接到试验

,,,

机上在其上施加一个小力使同轴度传感器产生一个相应的标称值该值在范围

ε100ε~1000ε

oμμ

,。,。

内比较上下应变片组的平均轴向应变如果它们的一致性不在5ε以内应更换同轴度传感器

μ

:。

注同轴度传感器的标称值是由所有应变片的平均值确定的

ε

o

,。

作为试验机加载链或夹具调试过程的一部分以下检查应至少执行一次附录规定了试样重

5.7.3B

6

/—/:

GBT382502019ISO237882012

复夹持的精度评价。

。(,

每个同轴度检验程序中应进行以下检查测定同轴度传感器材料的割线或弹性模量例如

5.7.4E

)。

在所有应变片的平均值约等于时在两次测试之间以及同轴度传感器的整个使用周期

ε1000ε

oμ

,,()。,,。

内该值应是稳定的偏差在平均值或已知值的±3%以内否则应查明原因并采取适当的措施

6同轴度测量计算

6.1一般要求

,()

试验机对同轴度传感器的弯曲贡献由两个相反方向上测量的弯曲应变分量在相同作用力下评

,([])。