ASTM E2207-15 薄壁管试样张力控制轴向扭转疲劳测试的标准实践

在美国材料与试验协会（ASTM）制定的“ASTM E2207-15薄壁管材样品应力控制轴向扭转疲劳试验标准实践”中，应力控制、等温、薄壁、圆形管材解释了室温和高温下的横截面、管状样品的轴向、扭转以及同相和异相组合轴向扭转疲劳试验方法。该标准仅限于轴向扭转疲劳试验中对称、完全相反的应力（零平均应力）以及相同频率的轴向和扭转波形。该标准还仅限于薄壁管状样品均质材料的表征，不涵盖大型部件或结构元件的测试。

本标准无意解决与其使用相关的所有安全问题（如果有）。本标准的使用者需要建立适当的安全、健康和环境实践，并在使用前确定监管限制的适用性。

本国际标准是根据世界贸易组织技术贸易壁垒委员会公布的《关于制定国际标准、指南和建议的原则的决定》中确立的国际公认的标准化原则制定的。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 轴向应力（工程轴向应力）定义为长度变化除以原始长度。
• 剪应力是指对圆柱形样品施加扭转力矩而产生的工程剪应力。这种扭转剪切应力是简单剪切，剪切位移的定义与轴向应力类似。
• 双轴应变幅值比 在轴向扭转疲劳试验中，双轴应变幅值定义为剪应变幅值与轴向应变幅值之比。
• 轴向应力和剪切应力之间的相位 在轴向扭转疲劳测试中，相位定义为轴向应力波形和剪切应力波形之间的相位角。两个波形必须是相同类型，例如都是三角波或都是正弦波。
• 剪应力是指作用在测量断面正交的切向和轴向方向上的工程剪应力，是施加在薄壁管状样品上的扭转力矩的结果。与剪切应力一样，剪切应力总是在外径处最大。在弹性载荷条件下，剪应力也沿着管状试样的薄壁线性变化。然而，在弹塑性载荷条件下，剪切应力往往呈非线性变化。大多数应力控制轴向扭转疲劳试验都是在弹塑性载荷条件下进行的。因此，建议假设剪切应力均匀分布。

多轴力往往会产生变形和损坏机制，这些机制通常与简单单轴载荷条件下发生的变形和损坏机制截然不同且独特。由于大多数工程部件都会受到循环多轴力的作用，因此有必要表征该模式下材料的变形和疲劳行为。这种表征可以可靠地预测许多工程部件的疲劳寿命。轴向扭转载荷是可能的多轴力系统之一，本质上是双轴类型的载荷。承受轴向扭转载荷的薄壁管状样品可用于探索材料在主应力或应变场的四个象限中的两个象限中的行为。轴向扭转载荷比面内双轴载荷更合适，因为薄壁管状试样中的应力状态是恒定的，并且在整个试验段中是众所周知的。该应用程序可用于生成均质材料在轴向、扭转以及同相和异相轴向扭转载荷条件下的疲劳寿命和循环变形数据。

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