[发明专利]一种测试同类金属材料S-N曲线的方法

说明书

本发明涉及一种测试同类金属材料S‑N曲线的方法，所述方法包括如下步骤：S1：依据S‑N曲线的经验公式S·N^m＝C或e^mS·N＝C，确定C值；S2：计算规定寿命对应的应力值，绘制S‑N曲线的斜线段部分；S3：采用升降法测试金属材料的条件疲劳极限强度，然后绘制S‑N曲线的水平线段；其中，所述测试中金属样品的制程能力指数Cpk≥1.67；所述制程能力指数测试中的样本数至少为20个；S2中的斜线段和S3中水平线段即为S‑N曲线的完整曲线。本发明中通过对S‑N曲线测试中样品制程能力指数的合理设计及测试方法的中各步骤的合理选择，实现了测量/查找同类金属材料中一个牌号材料的S‑N曲线中的m值，其他同类材料的S‑N曲线只需测量其对应C值，即可得到其S‑N曲线。

技术领域

本发明涉及金属材料疲劳性能测试技术领域，具体涉及一种测试同类金属材料S-N曲线的方法。

背景技术

目前，属材料S-N曲线是评价材料疲劳性能的重要指标之一。零件可靠性设计需要材料疲劳性能数据作为设计依据，而新工艺、新材料开发同样需要材料疲劳性能数据作为支撑。金属材料S-N曲线均是通过常规试验方法获得，即通过成组法测试5-6个应力级别的疲劳寿命确定曲线的斜线段部分，采用升降法测试材料的条件疲劳极限强度，从而获得材料的S-N曲线。如要测试一条稳定、可靠的S-N曲线，需要的样品数大。这种常规方法测试S-N曲线试验周期长，试验费用高。同类金属材料有几种甚至几十种牌号，如果每个牌号都采用常规试验方法测试S-N曲线，试验周期和试验成本会成倍数增加。

目前国内外有通过小样本数获得材料S-N曲线的研究，但是计算过程较为复杂，并且计算结果与实际试验结果存在较大偏差，不能作为精准计算的数据输入，目前国内外较多采用常规试验法获得材料S-N曲线。

CN105928810A公开了一种纤维增强材料弯曲疲劳测试方法，主要包括：测试基本参数设定和确定测试条件，试验频率3-5Hz，应力比R为0.1；测试跨距按照ISO 14125执行；设置测试补偿通道；按照5％应力差确定5个应力等级；分组法测试疲劳寿命；设置试验应力参数；拟合曲线。

CN109883636A公开了一种铝合金P-S-N曲线测试方法，主要包括：试验样品准备，原板厚度，一侧抛光，一侧保持原始状态，抛光粗糙度Ra≤0.2；将P-S-N曲线分为三个区段，设定各个区段的应力水平数及试样数，循环寿命10⁶和10⁸处为曲线的两个拐点，循环寿命小于10⁶为第一区段，循环寿命位于10⁶-10⁸为第二区段，循环寿命大于10⁸为第三区段，第一区段的采用成组法进行试验，应力水平数至少5个，每个应力水平数试样至少6个，第一区段的采用成组法进行试验，应力水平数至少5个，每个应力水平数试样至少6个，第二区段采用成组法进行试验，应力水平数至少3个，每个应力水平数试样至少6个，第三区段采用升降法进行测试。然而其所需试样数较大，试验成本较高，效率较低。

CN108460183A公开了一种小样本量测定航空发动机材料高周疲劳P-S-N曲线测试方法，其中提及不同应力水平下疲劳寿命在各自母体分布中相同的概率分布有相关性，不同应力级别下的对数寿命标准差之差与应力差之间呈线性关系，以及曲线拟合方程，然而由实际试验结果看，不同应力级别下的对数寿命标准差之差与应力差之间未必呈线性关系，小样本的选择有一定的偶然性，对于数据分散性较大的情况不适用。

然而现有技术中的测试方法需要样品数据较多，虽然有小样本的测试方法，但是其测试结果有一定的偶然性，对于数据分散性较大的情况不适用。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种测试同类金属材料S-N曲线的方法，通过本发明提供的方法可对同类金属材料的S-N曲线实现快速的测试。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：