ASTM E2714-13 蠕变疲劳测试的标准测试方法

在美国材料与试验协会（ASTM）制定的“ASTM E2714-13蠕变疲劳测试标准测试方法”中，名义均质材料中蠕变疲劳变形或裂纹形成的机械性能是通过使用测试样本来确定的。在等温条件下承受单轴力的测试方法。该标准涵盖了应变率或循环下的疲劳测试，涉及足够长的保留时间以考虑循环变形响应，以及受蠕变（和氧化）影响的裂纹形成循环。

该方法被设计为疲劳测试的测试方法，旨在支持材料研发、机械设计、工艺和质量控制、产品性能和故障分析等活动。导致蠕变疲劳变形和开裂的循环条件随材料和给定材料的温度而变化。

该测试方法的使用仅限于样品，不包括测试全尺寸的组件、结构或消费品。

该测试方法主要旨在提供评估完美工程结构所需的材料性能，该结构包含在足以引起蠕变变形的温度下承受循环载荷的特征。

该测试方法可用于确定恒幅应变控制测试或恒幅力控制测试的变形和裂纹形成或成核性能。它主要涉及在力或应变控制下测试承受单轴载荷的圆棒试样。

该程序的重​​点是在特定循环中同时产生蠕变和疲劳变形和损坏的测试。它不包括连续产生蠕变和疲劳损伤的块循环测试。在蠕变疲劳变形和损伤同时发生的条件下进行的蠕变疲劳试验可以确定的数据如下：

• 循环应力-应变变形响应
• 循环蠕变（或松弛）变形响应
• 循环硬化、循环软化反应
• 循环直至在测试样本中形成单个裂纹或多个裂纹

人们认为，当最初未破裂的样品成核并扩展至特定尺寸时，就会在最初未破裂的样品中形成裂纹，这可以用特定技术检测到。就本标准而言，裂纹的形成是通过样品顺应性的可测量增加或通过电位减小技术可检测到的尺寸来证明的。

该测试方法对于随时间变化的非弹性应力（蠕变）的大小与随时间变化的非弹性应力具有相同数量级或更大的温度和应变率有效。

这里使用的术语“非弹性”是指所有非弹性应力。这里使用的术语“塑性”仅指非弹性应力的与时间无关（即非蠕变）的分量。当应力比超过某个值时，可以获得与时间无关的应力的有用的工程估计。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 循环是指疲劳时恒幅载荷（应力）下的全力（应变）值的重复序列。
• 在疲劳测试中，保持时间是指循环中受控测试变量（力、应变、位移）随时间保持恒定的时间量。保持时间通常设置在张力或压力的最高应力或应变处，但也可以设置在循环内的其他位置。
• 总循环周期是指完成一个循环所需的时间。总循环时间是保留时间和非保留时间的总和。
• 磁滞图是一个循环期间的应力-应变路径。
• 初始弹性模量是在第一循环的加载部分期间确定的弹性模量。
• 第N次循环的弹性模量是第N次循环的磁滞图的增加负载部分和减少负载部分期间确定的弹性模量的平均值。
• 电压范围是最大电压和最小电压之间的差值。对于蠕变疲劳试验，最大应力和最小应力之间的差称为峰值应力范围。对于在应变控制下进行的测试，控制参数反转点处的应力之间的差异称为松弛应力范围。

蠕变疲劳测试通常在高温下进行，并涉及顺序或同时应用产生循环变形/损坏所需的负载条件，该循环变形/损坏因蠕变变形/损坏而放大，反之亦然。

除非此类测试在真空或惰性环境中进行，否则氧化也可能导致与损伤累积相关的显着干扰效应。蠕变疲劳试验的目的是确定：

• 高温下运行的工程结构变形和损伤分析的评估输入数据
• 结构变形和损伤模型有效性的验证
• 材料表征
• 用于开发和验证新结构规则的材料属性数据以及以低频或固定运行周期或两者兼而有之的循环使用的高温部件的寿命评估

在为各行业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 E2714-13蠕变疲劳测试标准测试方法”标准中定义的测试服务，并拥有经过培训的专家人员和技术装备先进。