ASTM E2207-15(2021)
Стандартная практика проведения испытаний на осевую и крутильную усталость с контролируемой деформацией тонкостенных трубчатых образцов
- Стандартный №
- ASTM E2207-15(2021)
- Дата публикации
- 2021
- Разместил
- American Society for Testing and Materials (ASTM)
- Последняя версия
- ASTM E2207-15(2021)
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
ASTM E2207-15 (переутверждён в 2021 г.) описывает метод комбинированных испытаний на усталость при осевом кручении с контролируемой деформацией с использованием тонкостенных трубчатых образцов. Этот стандарт обусловлен необходимостью глубоких исследований поведения материалов инженерных компонентов в условиях многоосного нагружения. Его техническая эволюция прошла путь от простых методов испытаний на осевую усталость до сложных методов испытаний на многоосное нагружение.
Параметры основного испытания
Тип испытания Режим управления деформацией Диапазон фазового угла Типичные применения Чистая осевая усталость Симметричная полностью противостоящая деформация Н/Д Основная характеристика материала Чистая крутильная усталость Симметричная полностью противостоящая деформация сдвига Н/Д Анализ разрушения с преобладанием сдвига Совмещенный синфазный тест Одновременная осевая и крутильная деформация φ=0° Моделирование условий пропорционального нагружения Противофазный композитный тест Асинхронная осевая и крутильная деформация φ=±90° Моделирование условий непропорционального нагружения
Основные технические требования к оборудованию
Испытательная система должна соответствовать следующим основным требованиям:
- Способность композитной нагрузки при осевом и крутильном воздействии: осевая сила ≥50 кН, крутящий момент ≥500 Нм
- Точность измерения деформации: разрешение осевого тензодатчика ≤1 мкε, погрешность измерения угла кручения ≤0,01°
- Контроль перекрестных помех: перекрестные помехи между осевой силой и крутящим моментом должны составлять <1% от полной шкалы
- Контроль температуры: во время высокотемпературного испытания колебание температуры образца должно составлять <5 К или 1% от абсолютной температуры (в зависимости от того, что больше).
Типичный случай применения: при проведении противофазного испытания авиационного сплава с фазовым углом φ=90° при 650°C требуется охлаждаемый жидким азотом комбинированный датчик силы-крутящего момента в сочетании с инфракрасной системой нагрева.
Характеристики подготовки образцов
Образцы тонкостенных трубок должны соответствовать следующим геометрическим характеристикам:
- Толщина стенки t=2,0±0,5 мм (типичное значение)
- Среднее отношение диаметра к толщине стенки ≥10:1
- Шероховатость внутренней поверхности Ra<0,2 мкм
- Отклонение от концентричности ≤0,015t
Особые требования к обработке материалов: Для монокристаллических материалов толщина стенки должна полностью характеризовать характеристики ориентации кристалла; для поликристаллических материалов толщина стенки должна содержать не менее 10 зерен.
Ключевые моменты для проведения испытания
- Режим управления: Всегда используется управление деформацией, а неактивные каналы нагружения поддерживают нулевое управление нагрузкой
- Выбор формы сигнала: Рекомендуется треугольная волна для обеспечения постоянной скорости деформации, а частота должна избегать повышения температуры образца более чем на 5К
- Сбор данных: Необходимо записать данные полного поля первых 10 циклов, а последующие данные следует собирать с логарифмическими периодическими интервалами
- Определение отказа: Можно использовать метод падения силы 5%, технологию репликации поверхности или метод анализа скорости циклического размягчения
Рекомендации по применению в инженерии
Особые примечания при внедрении настоящего стандарта:
- Для толстостенных труб с di/do<0,85, следует использовать модифицированную формулу расчета напряжения сдвига.
- Для материалов с циклическим размягчением рекомендуется использовать технологию репликации поверхности для определения точки разрушения.
- Рассмотрите влияние коэффициента теплового расширения на размер образца во время высокотемпературных испытаний.
- Испытания в противофазе требуют проверки точности управления фазовым углом (отклонение ≤ 3°).
Данные, полученные с помощью этого стандарта, можно использовать для создания модели прогнозирования многоосной усталостной долговечности для материалов, но следует отметить, что параметры при различных условиях фазового угла необходимо калибровать отдельно.
ASTM E2207-15(2021) Ссылочный документ
- ASTM E1012 Стандартная практика проверки выравнивания образцов при растягивающей нагрузке
- ASTM E111 Стандартный метод испытаний модуля Юнга, касательного модуля и модуля хорды
- ASTM E112 Стандартные методы испытаний для определения среднего размера зерна
- ASTM E1417/E1417M Стандартная практика проведения пенетрантного контроля жидкости
- ASTM E143 Стандартный метод испытания модуля сдвига при комнатной температуре
- ASTM E1444/E1444M Стандартная практика магнитопорошкового контроля для аэрокосмической отрасли
- ASTM E1823 Стандартная терминология, относящаяся к испытаниям на усталость и разрушение
- ASTM E209 Стандартная практика испытаний металлических материалов на сжатие при повышенных температурах с обычными или быстрыми скоростями нагрева и деформации
- ASTM E2624 Обычная практика калибровки крутящего момента испытательных машин
- ASTM E3 Стандартная практика подготовки металлографических образцов
- ASTM E4 Стандартные методы принудительной проверки испытательных машин
- ASTM E467 Стандартная практика проверки динамических сил постоянной амплитуды в системе испытаний на осевую усталость
- ASTM E6 Стандартная терминология, относящаяся к методам механических испытаний
- ASTM E606/E606M Стандартный метод испытаний на усталость с контролируемой деформацией
- ASTM E8/E8M Стандартные методы испытаний на растяжение металлических материалов
- ASTM E83 Стандартная практика проверки и классификации экстензометров
- ASTM E9 Стандартные методы испытаний металлических материалов на сжатие при комнатной температуре
ASTM E2207-15(2021) История
- 2021 ASTM E2207-15(2021) Стандартная практика проведения испытаний на осевую и крутильную усталость с контролируемой деформацией тонкостенных трубчатых образцов
- 2015 ASTM E2207-15 Стандартная практика проведения испытаний на осевую и крутильную усталость с контролируемой деформацией тонкостенных трубчатых образцов
- 2008 ASTM E2207-08(2013)e1 Стандартная практика проведения испытаний на осевую и крутильную усталость с контролируемой деформацией тонкостенных трубчатых образцов
- 2008 ASTM E2207-08 Стандартная практика проведения испытаний на осевую и крутильную усталость с контролируемой деформацией тонкостенных трубчатых образцов
- 2002 ASTM E2207-02 Стандартная практика проведения испытаний на осевую и крутильную усталость с контролируемой деформацией тонкостенных трубчатых образцов
