ASTM E2368-10 压控热机械疲劳测试标准实践

美国材料与试验协会（ASTM）制定的“ASTM E2368-10张力控制热机械疲劳测试标准实践”标准涵盖了单轴加载张力控制条件下材料热机械疲劳性能的测定。热机械疲劳循环在此定义为样品测量部分上的均匀温度场和应力场同时变化且独立控制的条件。该应用旨在解决为支持材料研发、机械设计、工艺和质量控制、产品性能和故障分析等活动而进行的热机械疲劳测试。尽管此应用程序特定于应力控制测试，但许多章节都提供了力控制或应力控制热机械疲劳测试的有用信息。

该实现允许温度和机械应力的最大和最小值以及温度机械应力定相，但限制是这些参数在整个测试期间保持循环恒定。对压力、湿度、周围环境等环境因素不做任何限制，只要它们在整个测试过程中得到控制，不会导致样本量随着时间的推移而丢失或变化，并在数据报告中详细说明。

此应用程序的使用仅限于样品，不包括对全尺寸组件、结构或消费品的测试。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 应力这里定义为工程应力，即力与样品原始横截面积的比值。该面积是在室温下无负载状态下测量的。
• 热膨胀系数表示测试样品中测量的单位温度变化的自由膨胀应变的分数变化。
• 总应变是在测试样本上测量的应变分量以及热应变和机械应变的总和。
• 热应变是自由膨胀条件下温度变化（在测试样本上测量）产生的应变分量。对于某些材料，它在感兴趣的温度范围内可能是非线性的。
• 机械应变是从总应变中减去自由膨胀热应变（在测试样本上测量）时产生的应变分量。
• 弹性应变是应力除以与温度相关的杨氏模量时得到的应变分量（根据 ASTM E111-17 杨氏模量、切线模量和弦模量的标准测试方法）。
• 非弹性应变是指从机械应变中减去弹性应变所得到的应变分量。
• 应变比是一个应变循环中最小机械应变与最大机械应变的比率。
• 机械应力/温度真实相位角，为了评估定相精度，其定义为样品中测量的最大温度响应与最大机械应力响应之间的波形偏移。出于参考目的，如果温度响应最大值比机械应力响应最大值早 180 度或更小，则该角度被视为正值，否则相位角被视为负值。
• 同步热机械疲劳是指温度最大值和机械应变最大值同时出现的循环。
• 异相（反相）热机械疲劳是指温度最大值提前于机械应变最大值的时间值等于循环周期的 1⁄2 的循环。

在高温环境下使用结构材料时，易受疲劳损坏的部件可能会在给定的周期内经历某种形式的同时变化的热力和机械力。这些条件通常受到严重关注，因为它们结合了温度依赖性和循环依赖性（疲劳）损伤机制，且其严重程度与循环温度和循环机械应变之间的相位关系相关。

这种效应可以被视为影响微观结构的演化、降解的微观机制以及最终影响循环寿命的各种其他现象学过程。应力控制热机械疲劳测试通常用于研究理想条件下同时变化的热载荷和机械载荷的影响。在这里，循环理论上均匀的温度和电压场从外部施加并控制在样品的整个测量部分。

在为各个行业的企业提供的众多测试、测量、分析和评估研究中，我们的组织还提供“ASTM E2368-10张力控制热机械疲劳测试标准实践”标准中定义的测试服务，并拥有经过培训的专家员工队伍和先进的技术设备。