【干货】疲劳试验方法与疲劳断裂试验标准！

疲劳试验可以预测材料或构件在交变载荷作用下的疲劳强度，一般该类试验周期较长，所需设备比较复杂，但是由于一般的力学试验如静力拉伸、硬度和冲击试验，都不能够提供材料在反复交变载荷作用下的性能，因此对于重要的零构件进行疲劳试验是必须的。

适用于金属材料构件在室温、高温或腐蚀空气中旋转弯曲载荷条件下服役的情况。该种方法在试样数量受限制的情况下，可近似测定疲劳曲线并粗略估计疲劳极限。试验所需的疲劳试验机一般为弯曲疲劳试验机和拉压试验机。

升降法疲劳试验是获得金属材料或结构疲劳极限的一种比较常用而又精确的方法，在常规疲劳试验方法测定疲劳强度的基础上或在指定寿命的材料或结构的疲劳强度无法通过试验直接测定的情况下，一般采用升降法疲劳试验间接测定疲劳强度。

主要用于测定中、长寿命区材料或结构疲劳强度的随机特性。所需试验机一般为拉压疲劳试验机。

常规疲劳试验中交变载荷的频率一般低于200Hz，无法精确测得一些零件在高频环境状态下的疲劳损伤。高频振动试验利用试验器材产生含有循环载荷频率为1000Hz左右特性的交变惯性力作用于疲劳试样上，可以满足在高频、低幅、高循环环境条件下服役金属材料的疲劳性能研究。

高频振动试验主要用于军民机械工程的需要。试验装置通常包括：控制仪、电荷适配器、功率放大器、加速度计、振动台等。

超声法疲劳试验是一种加速共振式的疲劳试验方法，其测试频率（20kHz）远远超过常规疲劳测试频率（小于200Hz）。超声疲劳试验可以在不同载荷特征、不同环境和温度等条件下进行，为疲劳研究提供了一个很好的手段。超声疲劳试验一般用于超高周疲劳试验，主要针对10^9以上周次疲劳试验。高周疲劳时，材料宏观上主要表现为弹性的，所以在损伤本构关系中采用应力、应变等参量的弹性关系处理，而不涉及微塑性。

为缩短试验时间、减少试验成本，能量方法成为疲劳试验研究的重要方法之一。金属材料的疲劳是一个耗散能量的过程，而温度变化则是研究疲劳过程能量耗散极为重要的参量。

红外热像技术是一种波长转换技术，即将目标的热辐射转换为可见光的技术，利用目标自身各部分热辐射的差异获取二维可视图像，用计算机图像处理技术和红外测温标定技术，实现对物体表面温度场分布的显示、分析和精确测量。试验所用材料通常为表面镀锌、经过正火处理的金属材料，为增大金属表面的比辐射率，试验时通常在试样表面涂上很薄的一层红外透射涂料。

(1) ASTM 相关标准

• ASTM E739 线性或线性化应力-寿命(S-N)和应变-寿命(e-N)

  
  

• ASTM E647 疲劳裂纹扩展速率试验方法
  

  
  

• ASTM E468 Standard Practice for Presentation of Constant Amplitude Fatigue Test Results for Metallic Materials
  

  
  

• ASTM E466 金属材料力控制恒幅轴向疲劳试验方法
  

  
  

• ASTM E399 Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness of Metallic Material

  
  

• ASTM E561 Standard Test Method for K-R Curve Determination

  
  

• ASTM E740 Standard Practice for Fracture Testing with Surface-Crack Tension Specimens

  
  

• ASTM E1152 Standard Test Method for determining J-R Curves

  
  

• ASTM E1820 Standard Test Method for Measurement of Fracture Toughness

  
  

• ASTM E606/E606M Standard Test Method for Strain-Controlled Fatigue Testing

  
  

• ASTM E1942 Standard Guide for Evaluating Data Acquisition Systems Used in Cyclic Fatigue and Fracture Mechanics Testing

  
  

• ASTM E2472 Standard Test Method for Determination of Resistance to Stable Crack Extension under Low-Constraint Conditions

  
  

• ASTM B646 Standard Practice for Fracture Toughness Testing of luminum Alloys

  
  

• ASTM E2818 Standard Practice for Determination of Quasistatic Fracture Toughness of Welds

(2) GB相关标准

• GB/T 3075 金属轴向疲劳试验方法

  
  

• GB/T 6398 金属材料裂纹扩展试验方法

  
  

• GB/T 4337 金属旋转弯曲疲劳试验方法

  
  

• GB/T 7733 金属旋转弯曲腐蚀疲劳试验方法

  
  

• GB/T 12443 金属扭应力疲劳试验方法

  
  

• GB/T 7732 金属材料表面裂纹拉伸试样断裂韧度试验方法

  
  

• GB/T 21143 金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法

  
  

• GB/T 24176 金属材料疲劳试验数据统计方案与分析方法

  
  

• GB/T 2107 金属高温旋转弯曲疲劳试验方法

  
  

• GB/T15248 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法

  
  

• GB/T10622 金属材料滚动接触疲劳试验方

  
  

• GB/T 4161 金属材料平面应变断裂韧度试验方法

  
  

• GB/T 2038 金属材料延性断裂韧度试验方法

  
  

• GB/T 26077 金属材料疲劳试验轴向应变控制方法

  
  

• GB/T 26076 金属薄板(带)轴向力控制疲劳试验方法

  
  

• GB/T 27595 胶粘剂结构胶粘剂拉伸剪切疲劳性能的试验方法

  
  

• GB/T 12443 金属材料扭应力疲劳试验方法

  
  

• GB/T 13682 螺纹紧固件轴向疲劳试验方法

  
  

• GB/T 30064 金属材料钢构件断裂评估中裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度的拘束损失修正方法

  
  

• GB/T 24522 金属材料低拘束试样测定稳定裂纹扩展阻力的试验方法

  
  

• GB/T 28896 金属材料焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法

  
  

• GB/T 27551 金属材料焊缝破坏性试验断裂试验

(3) HB相关标准

• HB 5142 金属材料平面应变断裂韧度试验方法

  
  

• HB 5152 金属室温旋转弯曲疲劳试验方法

  
  

• HB 5153 金属高温旋转弯曲疲劳试验方法

  
  

• HB 5217 金属低周热疲劳试验方法

  
  

• HB 5277 发动机叶平及材料振动疲劳试验方法

  
  

• HB 5287 金属材料轴向加载疲劳试验方法

  
  

• HB 5279 金属板材表面裂纹断裂韧性试验方法

  
  

• HB 5487 铝合金断裂韧度试验方法

  
  

• HB 6626 金属材料在含水介质中疲劳裂纹扩展速率试验方法

  
  

• HB 7572 金属材料(人字形缺口)平面应变断裂韧度试验方法

  
  

• HB 7680 金属材料高温疲劳裂纹扩展速率试验方法

  
  

• HB 7705 金属材料疲劳小裂纹扩展速率试验方法

  
  

• HB 6442 飞机液压导管及连接件弯曲疲劳试验

  
  

• HB 7680 高温疲劳裂纹扩展速率试验方法

  
  

• HB 5261 金属板材K-R曲线试验方法

  
  

• HB 6660 金属板材热疲劳试验方法

  
  

• HB 7110 金属材料细节疲劳额定强度截止值(DFRcutoff)试验方法

  
  

• HB/Z 112 材料疲劳试验统计分析方法

  
  

• HB 20041 航空发动机轴类部件疲劳试验方法

(4) GJB相关标准

• GJB 2030 高温下金属材料断裂韧度试验方法

  
  

• GJB 1997 金属材料轴向腐蚀疲劳试验方法

  
  

• GJB 715.30A 紧固件试验方法-拉伸疲劳

  
  

• GJB 715.30 紧固件试验方法-抗拉疲劳

  
  

• GJB 715.9 紧固件试验方法-抗剪接头疲劳

(1) ASTM相关标准

• ASTM D5528 Standard Test Method for ModeI Interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites

  
  

• ASTM D3479/D3479 MStandard Test Method for Tension-Tension Fatigue of Polymer Matrix Composite Materials

  
  

• ASTM D7774 Standard Test Method for Flexural Fatigue Properties of Plastics

  
  

• ASTM D7791 Standard Test Method for Uniaxial Fatigue Properties of Plastics

  
  

• ASTM D4482 Standard Test Method for Rubber Property-ExtensionCycling Fatigue

  
  

• ASTM D7615/D7615M Standard Practice for Open-Hole Fatigue Response of Polymer Matrix Composite Laminates

  
  

• ASTM D3166 Standard Test Method for Fatigue Properties of Adhesives in Shear by Tension Loading (Metal/Metal)

  
  

• ASTM D6115 Standard Test Method for ModeI Fatigue Delamination Growth Onset of Unidirectional Fiber-Reinforced Polymer atrixComposites

  
  

• ASTM E1049 Standard Practices for Cycle Counting in Fatigue Analysis

(2) GB相关标准

• GB/T 16779 纤维增强塑料层合板拉-拉疲劳性能试验方法

  
  

• GB/T 28891-2012 纤维增强塑料复合材料单向增强材料Ⅰ型层间断裂韧性的测定

(3) HB相关标准

• HB 7624 碳纤维复合材料层合板弯曲疲劳试验方法

  
  

• HB 5268 有机玻璃板材断裂韧度试验方法

  
  

• HB 7402 碳纤维复合材料层合板I型层间断裂韧性试验方法

  
  

• HB 7403 碳纤维复合材料层合板II型层间断裂韧性试验方法

  
  

• HB 7718.1 碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法第1部分：I型层间断裂韧性试验方法

  
  

• HB 7718.2 碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法第2部分：II型层间断裂韧性试验方法

(4) GJB相关标准

• GJB 586 纤维增强塑料层板拉伸层间断裂韧性试验方法

  
  

• GJB 2637 碳纤维树脂基复合材料层合板疲劳试验方法

  
  

• GJB 2033 航空有机玻璃拉伸疲劳试验方法