2022-11-23發(fā)布2023-I本部分為T/CSTM00790《汽車用薄鋼板試驗(yàn)方法》的第2部分。本文件由中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會綜合標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域委員會（CSTM/FC99）提出。本文件由中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會綜合標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域委員會（CSTM/FC99）歸口。1體系設(shè)計(jì)上形成汽車薄板的系列化，特制訂汽車用薄鋼板系列T/CSTM00790《汽車用薄鋼板試驗(yàn)方法》擬由4部分構(gòu)成：應(yīng)變的均勻性和一致性以及大應(yīng)變量的十字形拉伸試樣形狀和本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)提請注意，聲明符合本文件時，可能涉及到條（榫卯結(jié)構(gòu)的防屈曲裝置）與申請?zhí)?02010646804.4《一種汽車薄板應(yīng)變疲勞試驗(yàn)裝置及方法》相關(guān)的專利的使用。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)對于該專利的真實(shí)性、有效性和范圍無任何立場。該專利持有人已向本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)承諾，他愿意同任何申請人在合理且無歧視的條款和條件下，就專利授權(quán)許可進(jìn)行談判。該專利持有人的聲明已在本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)備案。相關(guān)信息可以通過以下聯(lián)系方式獲專利持有人姓名：鞍鋼股份有限公司地址：中國遼寧省鞍山市鐵西區(qū)鞍鋼廠區(qū)請注意除上述專利外，本文件的某些內(nèi)容仍可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。汽車用薄鋼板第2部分：軸向力控制疲勞試驗(yàn)方法本文件規(guī)定了室溫下汽車用薄鋼板（沒有引入應(yīng)力集中）軸向力控制疲勞試驗(yàn)的術(shù)語和定義、試樣、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)程序、結(jié)果表示和試驗(yàn)報(bào)告。本文件適用于厚度不大于3.0mm（試樣最小厚度0.5mm）的汽車用薄鋼板（不包括缺口試樣）承受圖1所示任一類型、恒負(fù)荷軸向循環(huán)應(yīng)力幅的疲勞試驗(yàn)。YSm=0SaSaSaSa=SmSaSmX0X下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3075金屬材料疲勞試驗(yàn)軸向力控制方法GB/T16825.1靜力單軸試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)第1部分：拉力和（或）壓力試驗(yàn)機(jī)測力系統(tǒng)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)（GB/T16825.1-2008,IS07500-1:2004,IDT）GB/T24176金屬材料疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方案與分析方法（GB/T24176-2009,ISO12107:2003,IDT）GB/T25917.1單軸疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)第1部分：動態(tài)力校準(zhǔn)（GB/T25917.1-2019,ISO4965-1:2012,IDT）GB/T26076金屬薄板（帶）軸向力控制疲勞試驗(yàn)方法GB/T34104金屬材料試驗(yàn)機(jī)加載同軸度的檢驗(yàn)24.1試樣形狀和尺寸4.1.1試樣的形狀和尺寸取決于試驗(yàn)?zāi)康募氨粶y材料的形狀，其夾持部分應(yīng)與試樣軸線或縮小的試驗(yàn)截4.1.2疲勞試驗(yàn)所用的同一批試樣應(yīng)具有相A0.02AB0.02AB0.02ABRa0.2 rRa0.2tWwWWwWBtrt×w<304.1.5不宜安裝防屈曲裝置，避免由于防屈曲裝置引入的摩擦力影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性以及試樣發(fā)熱效必要時采用防屈曲裝置，其幾何尺寸需與試樣配套并允許在試樣寬度的側(cè)邊測量應(yīng)變，防屈曲裝置應(yīng)使試樣失效在測試段。推薦試樣尺寸見表2。試驗(yàn)過程中若時間-位移曲線無波動現(xiàn)象或試樣屈曲，可不安裝防屈曲裝置。一般來說，對于厚度大于1mm的汽車用薄鋼鋼板，無需安裝防屈曲裝置。表2等截面試樣幾何尺寸wraLpWar≥2w。分類推薦兩種結(jié)構(gòu)的防屈曲裝置：——厚度小于0.6mm且屈服強(qiáng)度小于150MPa的冷軋低碳鋼、連續(xù)熱鍍鋅鋼等，推薦采用榫卯結(jié)構(gòu)的防屈曲裝置，見圖4；——厚度在0.6～1.0mm之間的冷軋低碳鋼、連續(xù)熱鍍鋅鋼、高強(qiáng)度無間隙原子鋼等，推薦采用頂端平齊的防屈曲裝置，見圖5。榫卯結(jié)構(gòu)的防屈曲裝置構(gòu)成防屈曲裝置包括上夾具、左右兩個防屈曲板及下夾具，假想露出的試樣夾持端就相當(dāng)于試樣的“測試段”，采用榫卯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，將試驗(yàn)機(jī)的上、下夾具各切割n個直槽，同時設(shè)計(jì)左、右防屈曲板與之榫卯連接，即夾具底部的多個榫眼與防屈曲板頂部的多個榫頭配合連接形成的榫卯結(jié)構(gòu)，這樣就使露出的夾持端寬度W被平均分割成（2n+1）份，相當(dāng)于減小了夾持端的“測試橫截面寬度w”，避免了夾持端露出的部分處于平面應(yīng)變狀態(tài)，而導(dǎo)致薄板材料在該處屈曲。為避免試樣斷裂時觸發(fā)極限而導(dǎo)致的夾具榫頭與防屈曲板榫眼相撞，對應(yīng)試樣的縱向，夾具與防屈曲裝置的榫卯連接處間隙為1mm～2mm，對應(yīng)試樣的橫向，夾具與防屈曲裝置的榫卯連接處間隙為0.5mm～1mm。直槽數(shù)量依夾持端寬度W而定，一般建議被直槽均分后的每段夾持端寬度不大于5mm。可采用扭力扳手緊固防屈曲裝置，施加相同的鎖緊扭矩，使防屈曲裝置受力均勻，避免因某個螺絲松動而影響試驗(yàn)結(jié)果。聚四氟乙烯板寬度要稍小于防屈曲板中間立段寬度，可采用雙面膠粘貼聚四氟乙烯板。按試樣厚度及強(qiáng)度不同，可設(shè)計(jì)不同尺寸的防屈曲板中間立柱寬度。應(yīng)在每個試驗(yàn)開始前通過記錄試樣在安裝防屈曲裝置前后在拉伸彈性范圍內(nèi)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，比較彈性模量增量，彈性模量的測量值與預(yù)期值的偏離宜不超過±5%，確定附加摩擦力的大小。依據(jù)試樣厚度、強(qiáng)度不同選擇不同的鎖緊扭矩，一般建議在0.5Nm～1.4Nm之間，在試驗(yàn)過程中保證防屈曲裝置不滑落的前提下可適當(dāng)減小鎖緊扭矩以減小摩擦力對試驗(yàn)結(jié)果的影響。采用約0.5mm厚的聚四氟乙烯板或氮化硼粉末干燥潤滑劑能在一定程度上解決這個問題。不推薦使用烴基潤滑劑因?yàn)樗锌赡軐υ囼?yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。對于厚度較薄且強(qiáng)度很低的汽車用薄鋼板，可將聚四氟乙烯板延長至夾具榫眼處，避免夾持段范圍疲勞失效提前發(fā)生的風(fēng)險。試樣夾持部分的橫截面積與試樣最大應(yīng)力截面面積之比4.2試樣加工4.2.1試樣所采用的加工工藝應(yīng)盡可能使試樣表面產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和加工硬化減至最小，在加工過程中應(yīng)防止過熱或其他因素的影響而改變材料的疲勞性能，力求試樣表面質(zhì)量均勻一致。4.2.2試樣拋光完成后應(yīng)涂一層防腐蝕油，測試前應(yīng)將其去除，避免影響測試結(jié)果。4.2.3試樣工作部分與圓弧過渡部分的連接應(yīng)光滑，不得有凹陷。4.2.4縱向銑削或線切割后，再用縱向磨拋的方法進(jìn)行試4.3尺寸檢查應(yīng)在精加工完成后對試樣的尺寸進(jìn)行檢查，采用的檢查方法不應(yīng)改變試樣的表面條件。4.4存放和運(yùn)輸4.4.1試樣制備好后，應(yīng)保存以防止任何損傷(接觸刮傷或氧化等)。建議采保存試樣。在某些情況下，應(yīng)將試樣存放在真空瓶或者放有硅膠的干4.4.2應(yīng)盡量減少對試樣的運(yùn)輸。4.4.3對試樣進(jìn)行標(biāo)記時應(yīng)特別注意。推薦在試樣的兩端標(biāo)記試樣，這樣兩段斷后的試樣都可以被識別5.1試驗(yàn)環(huán)境試驗(yàn)通常在室溫（10℃~35℃)下進(jìn)行，相對濕度≤80%。試驗(yàn)時保證最小限度的大氣污染（如灰塵、化學(xué)蒸汽等）、沒有能夠影響試驗(yàn)機(jī)控制和數(shù)據(jù)采集的外部電信號干擾以及最小限度的外部機(jī)械振動。5.2試驗(yàn)機(jī)夾具試驗(yàn)機(jī)的上、下夾具應(yīng)牢固地夾緊試樣端部。夾具的中心線應(yīng)盡量與試驗(yàn)機(jī)的施力軸線重合，確保力均勻分布在試樣橫截面上。5.3試驗(yàn)機(jī)施加的負(fù)荷值試驗(yàn)機(jī)施加的負(fù)荷值應(yīng)符合以下要求：——為確保試驗(yàn)中施加負(fù)荷的一般程序?qū)γ總€試樣保持一樣，負(fù)荷的動態(tài)誤差范圍應(yīng)<±1%；65.4試驗(yàn)機(jī)檢查5.5試樣監(jiān)測儀器現(xiàn)代疲勞試驗(yàn)設(shè)備普遍采用計(jì)算機(jī)控制和數(shù)字化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中提供的基本軟件平臺提供精確的測試控制和報(bào)告生成。它們通常可以在測試數(shù)據(jù)的數(shù)字或模擬域中提供實(shí)時數(shù)字顯示，以及圖形和表格測試結(jié)果的生成和存儲。在這種典型的數(shù)字系統(tǒng)中，應(yīng)力（力）-時間數(shù)據(jù)點(diǎn)的采樣頻率應(yīng)足以確保施加在試樣上的峰值應(yīng)力(力)的真實(shí)性。由于仍有許多模擬系統(tǒng)在使用，以下應(yīng)視為模擬數(shù)據(jù)記錄的最低要求：——應(yīng)力(力)一時間記錄儀；——峰間探測器。循環(huán)計(jì)數(shù)器是記錄循環(huán)次數(shù)所必需的裝置。對于先前對中好的試驗(yàn)系統(tǒng)，可采用兩種安裝方式：a)先采用位移控制，將試樣夾在上、下夾頭的一端，然后移動作動器，到合適位置后轉(zhuǎn)為力控制，并將力設(shè)置為零，夾好試樣的另一端開始試驗(yàn)。b)采用位移控制，要預(yù)先設(shè)定好試樣載荷保護(hù)，要求載荷保護(hù)的力值不超過屈服強(qiáng)度的5%。推薦選用硬質(zhì)合金表面、金剛石端點(diǎn)表面夾具楔塊。安裝試樣時應(yīng)仔細(xì)操作，首先，須完成對中檢查，使試樣與試驗(yàn)機(jī)上、下夾具間保持同軸，要保證力均勻地分布在試樣的整個斷面上，并盡量減少試樣承受規(guī)定軸向應(yīng)力以外的其他應(yīng)力。使用防屈曲裝置時，防屈曲板與試驗(yàn)機(jī)夾具之間的距離應(yīng)盡可能小，建議不超過2mm，以提高試樣剛度，避免造成試樣在夾持端屈曲。不使用防屈曲裝置時，建議將試樣夾持端全部放入夾具，減小試樣有效試樣長度，提高試樣剛度，避免試力循環(huán)的頻率取決于所使用的試驗(yàn)機(jī)類型，在許多情況下取決于試樣的剛度。頻率的選擇取決于材料、試樣和試驗(yàn)機(jī)組合。如果頻率取決于試樣和試驗(yàn)機(jī)組合的動態(tài)特性，就有必要在試驗(yàn)前測量試樣的剛度。7試驗(yàn)頻率一般在5Hz～40Hz范圍內(nèi)，建議采用的試驗(yàn)頻率為10Hz～20Hz。同一批試樣在同一應(yīng)力水平下的實(shí)驗(yàn)應(yīng)在相同的頻率下進(jìn)行。在高頻率時，試樣會產(chǎn)生較大熱量，從而影響疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果。如果試樣發(fā)熱，建議降低試驗(yàn)頻率。如果試樣溫度超過35℃,應(yīng)在報(bào)告中注明。試驗(yàn)機(jī)測力系統(tǒng)應(yīng)按照GB/T16825.1進(jìn)行靜態(tài)校準(zhǔn)，其準(zhǔn)確度應(yīng)為1級或優(yōu)于1級。應(yīng)確保動態(tài)力測量誤差不超過所需測力范圍的±1%。按GB/T25917.1或JJG556進(jìn)行檢查。建議試樣夾持力盡可能小，以降低試樣于鉗口內(nèi)斷裂的概率。試樣在規(guī)定應(yīng)力下，通常一直連續(xù)試驗(yàn)至試樣失效或規(guī)定循環(huán)次數(shù)。試樣失效應(yīng)發(fā)生在試樣工作段或最大應(yīng)力截面處，否則試驗(yàn)結(jié)果無效。試驗(yàn)過程如有中斷，需在試驗(yàn)報(bào)告中注明中斷時的循環(huán)次數(shù)和間歇時間。7.1一般要求由于疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)分散度較大，為了獲得比較可靠的試驗(yàn)結(jié)果，除合理設(shè)計(jì)疲勞試驗(yàn)方案外，疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行處理。用升降法測定材料的條件疲勞強(qiáng)度。一般取3級～5級應(yīng)力水平。應(yīng)力臺階的選取接近標(biāo)準(zhǔn)偏差，在試驗(yàn)過程中變換不同的應(yīng)力水平，如果無法得到標(biāo)準(zhǔn)偏差，以估算平均疲勞強(qiáng)度的3%～5%作為應(yīng)力臺階，對于解釋性的研究要求最少15根試樣估計(jì)疲勞強(qiáng)度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，對于可靠性數(shù)據(jù)要求至少30個試樣。升降法從“單點(diǎn)試驗(yàn)法”（每個應(yīng)力水平使用一個試樣）出發(fā)，在試驗(yàn)時，保持應(yīng)力比或平均應(yīng)力不變，逐漸降低最大應(yīng)力Smax，直到有一根試樣在達(dá)到指定壽命時沒有破壞（越出則下一根試樣就在高一級的應(yīng)力水平下進(jìn)行。依此類推，凡前一根試樣不到指定壽命就破壞的，隨后的一根試樣就要在低一級應(yīng)力水平下進(jìn)行；凡前一根試樣越出的，則后一根試樣就要在高一級應(yīng)力下進(jìn)行。直至完成全部試驗(yàn)為止。處理試驗(yàn)結(jié)果時，在第一次出現(xiàn)相反結(jié)果以前的數(shù)據(jù)均舍棄，把所有鄰近出現(xiàn)相反結(jié)果的數(shù)據(jù)點(diǎn)都配成對子。條件疲勞強(qiáng)度的兩種數(shù)據(jù)處理方法：a)方法1：條件疲勞強(qiáng)度SN按式（1）計(jì)算：SN=ΣniSi………………（1）標(biāo)準(zhǔn)偏差σ按式（2）計(jì)算：8n——有效試樣對子總數(shù)；ni——第i和第i+1相鄰兩級應(yīng)力間的對子數(shù)；Si——第i和第i+1相鄰兩級應(yīng)力的平均值。b)方法2：在不同應(yīng)力水平下按照被測試樣失效或非失效的計(jì)算頻率安排試驗(yàn)數(shù)據(jù)，僅僅對于“失效”和“非失效”事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對最少的觀測數(shù)進(jìn)行分組分析。將應(yīng)力水平按升序排序，S0≤S1≤···≤Sl，這里l是應(yīng)力水平數(shù)，指定事件數(shù)fi，指定應(yīng)力臺階d。條件疲勞強(qiáng)度SN按式（3）計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)偏差σ按式（4）計(jì)算：σ=1.62d(D+0.029)（4）在式（3）中，被分析事件失效時取-1/2；被分析事件非失效時取1/2。Λ在式（4）中，僅僅當(dāng)D＞0.3時才有效，這一條件通常在變異系數(shù)ηN=d/σy的范圍在0.5～2之間時才滿足。示例見附錄A。通常，至少取3級應(yīng)力水平。各級應(yīng)力水平上試樣的數(shù)量分配應(yīng)隨著應(yīng)力水平的降低而逐漸增加，用升降法求得的條件疲勞強(qiáng)度作為S-N曲線上最低應(yīng)力水平點(diǎn)。考慮到試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)材料的可靠性，最少選取8根試樣用于解釋試驗(yàn)，建議在4個等間距的應(yīng)力水平下，每個應(yīng)力水平測試兩個試樣。為了可靠性設(shè)計(jì)目的，至少需要30個試樣。這時在5個等間距的應(yīng)力水平下，每個應(yīng)力水平測試6個試樣。以Sa為縱坐標(biāo)，可以用自然坐標(biāo)或?qū)?shù)坐標(biāo)；N為橫坐標(biāo)，一般為對數(shù)坐標(biāo)用最佳擬合法繪制成一條曲線，如圖6所示。對于通常的高周疲勞試驗(yàn)，應(yīng)力水平通常選取疲勞壽命介于3個量級之間，例如:從5×104到1×106周次。X——失效循環(huán)次數(shù)，N；試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)當(dāng)包括下列內(nèi)容：a)本文件編號；b)材料的牌號、規(guī)格、熱處理工藝及常規(guī)力學(xué)性能；c)試樣的制備工藝及其形狀、尺寸和表面狀態(tài)；d)試驗(yàn)機(jī)型號；e)應(yīng)力循環(huán)形式、Sm、2Sa、Rs；f)試驗(yàn)頻率f；g)試驗(yàn)過程中任何對本文件的偏離；h)試驗(yàn)結(jié)果。（資料性）A.1當(dāng)采用升降法時，被測試樣按照逐漸增加的應(yīng)力水平順序進(jìn)行，直到發(fā)生失效。A.2表A.1給出了一套數(shù)據(jù)的例子。從開始計(jì)算，表A