ICS19.060;77.040.10GB/T38250—2019/ISO23788:2012金屬材料疲勞試驗機同軸度的檢驗(ISO23788:2012,IDT)國家市場監督管理總局中國國家標準化管理委員會GB/T38250—2019/ISO23788:2012本標準按照GB/T1.1—2009給出的規則起草。本標準使用翻譯法等同采用ISO23788:2012《金與本標準中規范性引用的國際文件有一致性對應關系的我國文件如下：——GB/T16825.1—2008靜力單軸試驗機的檢驗第1部分：拉力和(或)壓力試驗機測力系統的檢驗與校準(ISO7500-1:2004,IDT)。本標準由中國機械工業聯合會提出。本標準由全國試驗機標準化技術委員會(SAC/TC122)歸口。IGB/T38250—2019/ISO23788:2012本標準中的試驗機同軸度，指的是夾具幾何(加載)軸線的一致性。該理想狀態的任何偏離將導致加載鏈的角度和/或側向偏置(或不同軸)(參見附錄A)。不同軸表現為試樣或同軸度測量裝置(以下稱“同軸度傳感器”)上存在一個附加的彎曲應力/應變區。彎曲應力/應變區疊加在所施加的假定均勻的應力/應變場上。在純扭轉試驗中，任何不同軸將導致雙軸扭轉附加彎曲應力/應變狀態的產生。——夾具中心線的一致性差；——試樣或同軸度傳感器自身的固有缺陷。產生的彎曲分量隨裝置不同而變化。性能有關的其他測量誤差。裝置的固有彎曲誤差會很顯著,有時甚至超過機器不同軸導致的彎曲誤差。本標準通過下述方法消除了同軸度傳感器自身固有缺陷導致的誤差。將同軸度傳感器繞其縱軸旋轉180°,并從測定的整體最大表面彎曲應變中減去其彎曲分量。因此，具有相同材料和標稱尺寸的不1GB/T38250—2019/ISO23788:2012金屬材料疲勞試驗機同軸度的檢驗1范圍本標準規定了使用應變測量裝置的試驗機同軸度檢驗方法。勞試驗機。2規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文ISO7500-1金屬材料靜力單軸試驗機的檢驗第1部分：拉力和(或)壓力試驗機測力系統的檢驗與校準(Metallicmaterials—Verificationofstaticuniaxialtestingmachines—Part1:Tension/compressiontestingmachines—Verificationandcalibrationofforce-measuringsystem)3術語和定義3.1加載鏈組件(包括試樣)的加力軸線的一致性。3.2精密加工的試驗機同軸度檢驗用應變式測量裝置。由分布在同軸度傳感器表面處于相同橫截面的一組應變片測量的平均縱向軸應變。3.5包含橫梁和驅動器在內的二者間的所有部件。2GB/T38250—2019/ISO23788:20123.6B最大彎曲應變乘100并除以平均軸向應變。3.15R-方向R-direction3.163GB/T38250—2019/ISO23788:2012Wg4符號A?~A?:上層應變片組。B?~B?:下層應變片組。D:圓柱體同軸度傳感器夾持端的直徑。e:偏心或側向偏置。Lp:平行長度。Lg:應變片軸向間距。r:同軸度傳感器或試樣的平行長度與夾持端的圓角半徑。t:矩形同軸度傳感器縮頸段的厚度。w:矩形同軸度傳感器縮頸段的寬度。wg:應變片的橫向間距。B:彎曲百分比。Ba:由同軸度傳感器的固有缺陷引起的彎曲百分比。Eb:彎曲應變(合成值)。Ebac:由同軸度傳感器的固有缺陷引起的彎曲應變分量。Ebm:由試驗機不同軸引起的彎曲應變分量。Eb,max:最大彎曲應變(合成值)。由同軸度傳感器的固有缺陷引起的最大彎曲應變分量。γ:傾(斜)角。0:eb.max.相對于應變片1(或同軸度傳感器表面的一個永久標記)的位置角(俯視，順時針方向)。5.1試驗機系統應符合ISO7500-1的要求。注1:1級試驗機要求力值驗證范圍內的示值誤差不超過±1%。重要的是，夾具要能使同軸度傳感器繞自身縱軸旋轉180°,還應充分保證同軸度傳感器重復定位4GB/T38250—2019/ISO23788:2012和裝夾時不同軸變化最小(見附錄B)。推薦(非必要)試驗機加載鏈的一部分配有側向和角度偏置的調整裝置。同時建議：b)在涉及交變拉-壓載荷的測試中，最大限度地提高疲勞試驗機的側向剛度，以減少任何所謂的交變彎曲對疲勞試驗結果的影響(參見參考文獻[1])。5.2同軸度傳感器測量中使用的同軸度傳感器，其剛度對同軸度測量有輕微的影響(參見參考文獻[2]的圖13);傳感較長時間(即多年)。宜注意確保充分滿足這兩方面的要求。a)足夠大的線彈性范圍；b)組織穩定性高；c)無明顯殘余應力以確保尺寸的穩定性；d)良好的抗氧化性能。完全回火鋼(如Rpo.2約為1000MPa的合金鋼)是同軸度傳感器制作的理想選材(參見參考文獻[3]和[4])。高強度鋁合金(如7075-T6)也屬于合適的備選材料。5.3設計和制造同軸度傳感器的總長應與疲勞試樣相同(但標距和橫截面積不一定相同)。其應采用與疲勞試樣相同的方式裝入夾具，以避免使用特殊的轉接表1、表2和表3給出了推薦的標準比例。使用比表中所示尺寸還小的截面，或許受限于合適應變片的獲取。圖1和圖2給出了同軸度傳感器基本形狀的同軸度、直線度和平行度的要求(即影響同軸度的表面機械加工公差)。在遵守本標準主要要求的前提下，其他的幾何形狀和側輪廓外形是允許的。然而，顯著的尺寸變化，妨礙與推薦的標準傳感器的測量進行有意義的比較。推薦的其他幾何形狀和夾持端設計參見參考圓形截面同軸度傳感器的尺寸見表1和圖1。表1圓形橫截面同軸度傳感器的名義尺寸尺寸mmdr5GB/T38250—2019/ISO23788:2012表1(續)尺寸DL,(試樣)5.3.3厚矩形截面同軸度傳感器的尺寸厚矩形截面同軸度傳感器的尺寸見表2和圖2。表2厚矩形截面同軸度傳感器的名義尺寸尺寸tWrWL?(試樣)薄矩形截面同軸度傳感器的尺寸見表3和圖2。表3薄矩形截面同軸度傳感器的名義尺寸尺寸twrWW(試樣)L,(試樣)縮頸段表面粗糙度Ra:0.8pm～1.5.4機械加工6GB/T38250—2019/ISO23788:2012致引起過度的殘余應力。為使應變片有效的粘接，同軸度傳感器的最佳表面粗糙度Ra應在0.8μm~5.5應變片安裝前的檢驗感器了。一批8個應變片(4個一組分兩組)應如圖3所示編號和定位(參見參考文獻[4]和[5])。對圓柱體同軸度傳感器(見圖3a)],應變片應沿同軸度傳感器的圓周相距90°等間隔分布。圖3b適合于寬厚比w/t<3的矩形同軸度傳感器。對具有更大寬厚比(≥3)的同軸度傳感器，應變片可背靠造商的同批次產品。建議有效長度約為0.1Lp或更小。響。建議使用與同軸度傳感器材料匹配的帶溫度自補償的應變片，尤其是要精確測量絕對軸向平均應按圖3的要求，表4給出了應變片在同軸度傳感器表面的安裝位置。尺寸要求L0.75LpWg0.75w注：距離Lg=0.75L。表示最大間距，以減少應力集中帶來的影響，應力集中與同軸度傳感器平行長度末端截面宜注意根據制造商的建議選擇應變片。同時確保應變片按制造商推薦的工序粘貼。應變片應安裝應變測量和數據采集系統(不含同軸度傳感器)應進行相應的校準。用于校準應變測量和數據采集系統的并聯電阻器和/或任何其他設備，應溯源到相關的國家標準。應變測量和數據采集系統(包括同軸度傳感器)的應變測量不確定度應在±5pe或讀數的±1.0%以內，取大者。5.7系統檢查5.7.2作為同軸度傳感器調試過程的一部分，以下檢查應至少執行一次。將同軸度傳感器連接到試驗5.7.3作為試驗機加載鏈或夾具調試過程的一部分，以下檢查應至少執行一次。附錄B規定了試樣重7GB/T38250—2019/ISO23788:2012復夾持的精度評價。5.7.4每個同軸度檢驗程序中應進行以下檢查。測定同軸度傳感器材料的割線或彈性模量E(例如，在所有應變片的平均值e。約等于1000pe時)。在兩次測試之間以及同軸度傳感器的整個使用周期內，該值應是穩定的，偏差在平均值(或已知值)的±3%以內。否則，應查明原因，并采取適當的措施。6同軸度測量計算試驗機對同軸度傳感器的彎曲貢獻，由兩個相反方向上測量的彎曲應變分量(在相同作用力下)評價，如圖4中的0°和180°(參見參考文獻[5])。當試驗機的彎曲分量保持不變時，通過旋轉同軸度傳感器，其彎曲分量相對于試驗機旋轉了。對任一應變片，彎曲應變在兩個截然相反的位置上的差，即是試驗機的彎曲分量。6.2圓柱體同軸度傳感器對于四個一組的應變片，在給定的軸向作用力下，相同橫截面上的平均軸向應變由式(1)給出：E。=(e?+e?+e?十e?)/4 (1)局部彎曲應變由式(2)～式(5)給出： (2)Eb2=E2一E。 (3)Eb3=E3—Eo (4)Eb=E4一E。 (5)注意：應變片的讀數以應變為單位，壓縮應變為負值。理論上應有ε?十e?=E?+e。試驗機的前方，即應變片1的初始位置，由于試驗機不同軸導致的局部彎曲應變分量由式(6)給出：……Em.0——應變片1位于0°方位時測量的局部彎曲應變；EH.180*——應變片1位于180°方位時測量的局部彎曲應變。式(6)適用于其他應變片位置以測定eh2,me、Ebs.m和Ebme。由于試驗機不同軸導致的最大彎曲應變由式(7)給出：圖5給出了單軸試驗機的ε隨施加的平均軸向應變ε。變化的示例。對于軸向測試，最大彎曲應變可以用百分數表示。由于試驗機不同軸導致的彎曲百分比Bm.按式(8)計算：對于0°和180°方位測量，最大彎曲應變的角度按式(9)計算：…………式中0m.從R-方向起測量，順時針旋轉為正，逆時針旋轉為負。8GB/T38250—2019/ISO23788:20126.3厚矩形同軸度傳感器對在零點或給定軸向作用力下的厚矩形同軸度傳感器(見圖3b)],根據上述圓柱體同軸度傳感器公式計算平均軸向應變和局部彎曲應變。試驗機的最大彎曲應變用式(10)(參見參考文獻[5])計算：……彎曲百分比Bm.用式(8)計算。最大彎曲應變產生于同軸度傳感器的最高讀數應變片和次最高讀數應變片之間的拐角處。6.4薄矩形同軸度傳感器對在零點或給定軸向作用力下的薄矩形同軸度傳感器(見圖3c)],建立一個類似于圖3b)的系統，等效應變位于同軸度傳感器四個面的中心。相應的局部彎曲應變值由公式(11)～式(14)計算(參見參考文獻[4]、[5]和[6]):……(11) (13) 式中：E。由式(1)給出的平均軸向應變；w——同軸度傳感器寬面的寬度；wg——應變片的橫向間距。計算局部彎曲應變、最大彎曲應變和彎曲百分比的公式/方程，與上述厚矩形同軸度傳感器相同，但6.5試驗機同軸度的分級試驗機同軸度的級別應按表5規定的標準確定，并由圖6(參見參考文獻[5])示出。表5同軸度級別級別e。<1000pee。l≥1000pe2Eb.max.me≤20μeBm.≤2%5Ebmax.me≤50peBm.≤5%Ebmx.m≤100pueB≤10%Bm≤20%9GB/T38250—2019/ISO23788:2012本程序的目的是檢驗試驗機的同軸度。理想執行時間是力值校準后。每隔12個月以及下列情況系統檢查應符合5.7的規定。7.2程序d)夾住同軸度傳感器夾持面的一端(通常是下端),使應變片1面向試驗機的前部(即圖4中的0°e)將應變置零。i)將同軸度傳感器繞其縱軸旋轉180°,使應變片1此時面向試驗機的后面(即圖4中的180°方1)執行上述程序；GB/T38250—2019/ISO23788:20123)重復步驟7.2d)～7.2k)。o)計算Eb.mx.m和除零力值點外的Bme(見6.2～6.4或參見附錄D中的三應變片型傳感器)。p)按6.5的規定確定試驗機的同軸度級別。8報告a)是否遵照本標準的聲明，即GB/T38250—2019;b)試驗機同軸度級別；c)作用力和相應的應變片讀數的列表；d)同軸度檢驗計算結果；e)測量不確定度(即±U,見附錄B);f)按照7.2n)確定的同軸度傳感器的割線或彈性模量；h)測試系統型號和相關的設備編號；i)加載鏈的說明；m)檢驗員姓名和檢驗日期。單位為毫米0.01A1——平滑過渡無咬邊。注1:幾何公差符號的定義，參見ISO5459:2011(參考文獻[9])。注2:垂直度要求適用于對中用的任何夾持部件。(基于參考文獻[4]中的圖2)GB/T38250—2019/ISO23788:2012 注1: 注1:注2:(基于參考文獻[4]中的圖4)GB/T38250—2019/ISO23788:2012c)薄矩形同軸度傳感器270°R-方向前圖4同軸度檢驗使用的術語描述——R-方向，試驗機方向(前、左、后、右)和測量方位GB/T38250—2019/ISO23788:2012XY—Ebmax.me,e;1——2級；3——10級；圖6同軸度分級標準(參考文獻[5])GB/T38250—2019/ISO23788:2012A.1在理想的同軸情況下，上下夾具的中心線彼此完全一致，且與加載鏈(包括試樣)的所a)上下夾具中心線的一致性較差；b)試樣自身的加工不對稱。這兩種不同軸的原因總是一起作用在拉力或壓力和(或)扭轉試驗中。在疲勞試驗中，加載鏈的任何角度和(或)側向偏置，會引起循環彎曲應變和平均彎曲應變疊加到所施加的周期應變上。在高溫軸試樣的彎曲也與試樣側向剛度和加載鏈其他部件側向剛度之比有關。在循環拉-壓低周疲勞勞循環過程中連續變化(因為彈性變形演變為塑性變形)。為了將循環拉/壓疲勞(高周疲勞HCF及低A.2圖A.1給出了軸向試驗系統遇到的機械不同軸的基本形式(參見參考文獻[4])。在角度傾斜[見度沿試樣標距變化且改變符號(一側從拉到壓，另一側從壓到拉)。注意試樣的中間橫截面沒有彎曲。GB/T38250—2019/ISO23788:2012a)角度傾斜產生的C形彎曲b)側向偏置產生的S形彎曲圖A.1與彎矩分布相關的基本彎曲形式GB/T38250—2019/ISO23788:2012(規范性附錄)同軸度測量不確定度的評定B.1.1作為依據本標準的有意義的測量，評定測量不確定度是必要的。作為新試驗系統調試的一部分、在新夾具安裝后或作為系統同軸度性能檢查的一部分，至少上述情況下，推薦要執行下列程序。下面不確定度的評定程序與參考文獻[7]的方法一致，這里使用的不確定度術語可查閱此文獻。B.1.2被測量(即此試驗中被測量的量)是∈bmax.mcB.1.3按式(7)和式(10)以及7.2給出的步驟操作，影響Eb.mx.m的主要不確定度來源如下：a)同軸度傳感器定位和裝夾的重復性，以使傳感器的縱軸相對于試驗機的軸線，始終處于同一準確的位置；b)同軸度傳感器在所需的角度方位(相對于R-方向)的準確定位；c)應變片和應變測量單元的相關不確定度。同軸度測量的經驗表明，通常的隨機源最重要。分析中會包含系統影響(如果尚未修正),但它們相對不重要，因此在下列計算中予以忽略。B.2標準不確定度u的評定程序下列程序規定了如何評定Eb.mx.m的標準不確度，所得的結果宜反映出B.1.3中所列全部隨機源的綜合影響。與所有重復性試驗一樣，下列程序應在名義上相同的試驗條件下進行。因此，重要的是，所有的測試由同一操作者，使用相同的同軸度傳感器，在相同的試驗系統上進行，在連續的、盡可能短的時間內，不被試驗機同軸度調整或任何其他試驗所中斷：a)進行7.2c)～7.2k);b)盡可能多次地重復7.2d)～7.2k);c)計算Eb,max.m.相應的平均值和標準偏差。重點要強調的是，同軸度傳感器測試后要從夾具中完全取出，以便每次測試盡可能的代表一個新試驗。B.3擴展不確定度U的評定這是A類不確定度。按式(B.1)計算95%置信水平的測量不確定度。U=kgsu……(B.1)U——估計的平均值的擴展不確定度；kg5——95%置信水平(假設t-分布)的包含因子；u——標準不確定度(等于標準偏差除以√n);n——測量次數(即樣本大小)。kgs的值可從表B.1(參考文獻[8]的表A.2)中獲得。GB/T38250—2019/ISO23788:2012v123456789v表中v是自由度數目，等于樣本大小n減1。器校準，通行做法是采用95%的置信水平計算和報告相關不確定度。對于其他置信水平，如99%,使用適當的B.4報告不確定度的評定Eb,max.mc士U……(B.2)通常，擴展不確定度宜以相同的單位和相同的有效數字作為結果報告。評定宜說明置信水平和包B.5測量不確定度的要求B.5.1最大允許擴展不確定度U應符合表B.2規定。表B.2最大允許擴展不確定度U同軸度級別要求5級10級B.5.2測量不確定度不應用于同軸度分級的確定。GB/T38250—2019/ISO23788:2012試驗機側向剛度的測量方法C.1試驗機框架和加載鏈的軸向與側向剛度，是試驗機的設計和開發參數。疲勞試驗機框架和加載鏈圖C.1示意性地描述了評定試驗機側向剛度的一種方法。該方法用兩個短的、剛性的、拉桿試樣(PREs)代替試樣。用于施加側向力的螺栓自由滑動通過右側的PRE,并旋入左側的PRE。作用力大小由螺栓頭與右側PRE之間的彈簧變形來確定。通過測量PREs之間的間距變化，使試驗機系統(包24——試驗機側向剛度等于ki;5——螺旋彈簧剛度等于k;k,×△B=k×△A圖C.1疲勞試驗機側向剛度測量方法的示意圖GB/T38250—2019/ISO23788:2012(資料性附錄)三應變片型傳感器三應變片型傳感器，即用三個一組的應變片代替四個一組的，工業上用于測量由于圓柱形試樣(參見參考文獻[6])不同軸引起的彎曲。該方法就組成元件[應變片和(或)相關的調節與指示系統的成本]而言明顯比四應變片法更經濟。該型式也適合于橫截面直徑小于5mm的圓柱體同軸度傳感器使用。缺點是如果其中一個應變片出現故障，三應變片型傳感器比四應變片型更難甚至不可能識別這種故障。錯誤的讀數可能被誤認為同軸度傳感器的附加彎曲。此外，從四應變片型傳感器測得的平均軸向應變理應比從三應變型得到的更準確，其原因僅是在確定該值時使用了更多的應變片。正是出于這些原因，本標準采用了四應變片型為標準配置。在三和四應變片型傳感器中，一個或多個應變片的明顯故障，可通過執行5.7中的系統檢查來消除。D.2應變片的編號和位置5.6不適用于一批六個應變片(分兩組每組三個)的情況，應變片應有編號并圍繞同軸度傳感器圓周等間隔即120°分布(參見圖D.1)。D.3同軸度測量計算每組應變片的平均軸向應變按式(D.1)計算：局部彎曲應變按式(D.2)～式(D.4)計算：Eb=E1—E。……(D.2)Eb2=E2—E。Eb3=E3E。……(D.4)同軸度傳感器表面的最大彎曲應變按式(D.5)和式(D.6)計算：Eb,mx=Eb/cosa……(D.5)……(D.6)式中：E——與最高應變讀數相關的局部彎曲應變；Em——與次最高應變讀數相關的局部彎曲應變；α——定義同軸度傳感器表面最大彎曲應變位置的角度。在試驗機的前面，應變片1的初始位置，由于試驗機不同軸導致的局部彎曲應變分量按式(D.7)計算：GB/T38250—2019/ISO23788:2012EbI.0——由應變片1在0°方位測得的局部彎曲應變；EbI,180——由應變片1在180°方位測得的局部彎曲應變。式(D.7)適用于其他應變片位置以確定Eb2.m和Eb.me。試驗機不同軸產生的最大彎曲應變按式(D.8)和式(D.9)計算：α從最高讀數應變片到次最高讀數應變片測量。然后，角θ由已知角α和最高讀數應變片的位置確定。由試驗機不同軸產生的彎曲百分比B.按式(8)計算。D.4測量程序測量程序見第7章。報告要求見第8章。圖D.1圓柱體同軸度傳感器應變片的位置應變型(資料性附錄)圓柱體同軸度傳感器裝置固有缺陷產生的彎曲分量的測定本附錄描述了一個測定圓柱體同軸度傳感器裝置固有缺陷產生的彎曲分量的程序，該程序可用于由圓柱體同軸度傳感器裝置缺陷引起的彎曲分量的測定。該誤差來自下列原因的組合：a)由于制造工藝的限制，裝置本身幾何形狀的缺陷；b)應變片的安裝不完善。本附錄使用的符號及其含義見表E.1。表E.1符號和含義符號含義B同軸度傳感器固有的幾何不對稱產生的彎曲百分比Eb,n同軸度傳感器固有缺陷產生的彎曲應變Eb.max.ae同軸度傳感器固有缺陷產生的最大彎曲應變；其代表了裝置的彎曲誤差0Eb,max.m相對于應變片1的位置的角度(俯視，順時針方向)在應變片1的位置，同軸度傳感器固有缺陷產生的局部彎曲應變分量按式(E.1)計算：Eb.0——由應變片1在0°方位測得的局部彎曲應變；Eb?.180*——由應變片1在180°方位測得的局部彎曲應變。同軸度傳感器裝置的固有彎曲誤差按式(E.2)計算：同軸度傳感器固有缺陷產生的相關彎曲百分比B.按式(E.3)計算：式中0.從應變片1的方向起測量，順時針旋轉為正，逆時針旋轉為負。23GB/T38250—2019/ISO23788:2012(資料性附錄)F.1表F.1是按照7.2的規定使用圓柱體同軸度傳感器在壓向力下測得的檢測值。表F.1加載同軸度檢測值測量方位應變片讀數/pμe平均應變/μe局部彎曲應變/μeE1E2EEb2EhaEb40°方位—1026.8—924.2—1001.8—1060.2—1003.3—23.6—57.0方位—998.8—1014.2—1017.1—963.5—998.4—0.4—15.8—18.7表F.2給出了加載同軸度的檢測結果。表F.2加載同軸度檢測結果Eb,ne/μeEb-max.me/μeBm./%0m./()前左后右—11.647.4—45.947.9F.2表F.3給出了同軸度傳感器的固有彎曲的結果(參見附錄E)。表F.3同軸度傳感器的固有彎曲結果Eb.max.ae/pμeB./%24GB/T38250—2019/ISO23788:2012等的不同軸度(即5級～10級)。作為指南，直徑d可以是8mm～12mm:od≤0.002d尺寸和相關的幾何公差。同軸度檢驗時，分離桿的兩部分宜相隔約0.5mm～1.0mm,通止規能自由地從桿的一端滑動到另L?L-8LL-8L圖G.1圓柱同軸度規舉例(參考文獻[2])25[1]Kandil,F.a.anddyson,B.F.Theinfluenceofloadmisalignmentduringuniaxiallow-cyclefatiguetesting.Fatigue&.FractureofEngineeringMaterials&.Structures16(5),1993,pp.509-537[2]Kandil,F.a.Recentintercomparisonsonlowcyclefatigueandalignmentmeasurements.VAMASReportNo.41,ISSN1016-2186,NationalPhysicalLaboratory,February2003[3]Scholz,A.Influenceofbendingonlowcyclefatiguelifeofcylindricaltestpiecesatelevatedtemperature.MaterialsatHighTemperatures27(2),2010,pp.127-134[4]Kandil,F.a.Codeofpracticeforthemeasure