疲劳试验定义

疲劳试验是指通过金属材料实验测定金属材料的σ-1，绘制材料的S-N曲线，进而观察疲劳破坏现象和断口特征，进而学会对称循环下测定金属材料疲劳极限的方法。检测设备一般有疲劳试验机和游标卡尺。

在足够大的交变应力作用下，于金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂。金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属的疲劳。静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下，突然断裂。疲劳断口明显地分为两个区域：较为光滑的裂纹扩展区和较为粗糙的断裂区。裂纹形成后，交变应力使裂纹的两侧时而张开时而闭合，相互挤压反复研磨，光滑区就是这样形成的。载荷的间断和大小的变化，在光滑区留下多条裂纹前沿线。至于粗糙的断裂区，则是最后突然断裂形成的。统计数据表明，机械零件的失效，约有70%左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。

疲劳试验的分类

1).  按试样破断时应力（应变）循环周次高低可分为：低周疲劳试验、高周疲劳试验。失效循环周次大于5X10^4的称为高周疲劳试验，小于5X104的称为低周疲劳试验。

2).  按试验环境可分为：室温疲劳试验、低温疲劳试验、高温疲劳试验、热疲劳试验、腐蚀疲劳试验、接触疲劳试验、微动磨损疲劳试验等

3).  按试样的加载方式可分为：拉压疲劳试验、弯曲疲劳试验、扭转疲劳试验、复合应力疲劳试验。弯曲疲劳试验又可分为旋转弯曲疲劳试验、圆弯曲疲劳试验、平面弯曲疲劳试验；又可分为三点弯曲、四点弯曲、悬臂弯曲疲劳试验。

4).  按应力循环的类型可分为：等幅疲劳试验、变频疲劳试验、程序疲劳试验、随机疲劳试验等。

5).  按应力比可分为：对称疲劳试验，非对称疲劳试验。非对称疲劳试验又可以分为单向、双向加载疲劳试验。单向加载疲劳试验又可以分为脉动疲劳试验、波动疲劳试验。

6).  按试验目的可分为：性能测试疲劳试验、影响系数疲劳试验、对比疲劳试验、筛选疲劳试验、验证疲劳试验等。

7).  按试样有无预制裂纹可分为：常规疲劳试验、疲劳裂纹扩展试验

疲劳断裂试验标准

1、金属材料疲劳、断裂试验标准

(1) ASTM 相关标准

ASTM E739 线性或线性化应力-寿命(S-N)和应变-寿命(e-N)

ASTM E647 疲劳裂纹扩展速率试验方法

ASTM E468 金属材料恒幅疲劳试验结果表示的标准实施规程

ASTM E466 金属材料力控制恒幅轴向疲劳试验方法

ASTM E399 金属材料线弹性平面应变断裂韧性的标准试验方法

ASTM E561 K-R曲线测定的标准试验方法

ASTM E740 表面裂纹拉伸试样断裂试验的标准实施规程

ASTM E1152 测定J-R曲线的标准试验方法

ASTM E1820 断裂韧性测量的标准试验方法

ASTM E606/E606M 应变控制疲劳试验的标准试验方法

ASTM E1942 评估循环疲劳和断裂力学试验中使用的数据采集系统的标准指南

ASTM E2472 在低约束条件下测定抗稳定裂纹扩展的标准试验方法

ASTM B646 铝合金断裂韧性试验的标准实施规程

ASTM E2818 焊缝准静态断裂韧性测定的标准实施规程

(2) GB相关标准

GB/T 3075 金属轴向疲劳试验方法

GB/T 6398 金属材料裂纹扩展试验方法

GB/T 4337 金属旋转弯曲疲劳试验方法

GB/T 7733 金属旋转弯曲腐蚀疲劳试验方法

GB/T 12443 金属扭应力疲劳试验方法

GB/T 7732 金属材料表面裂纹拉伸试样断裂韧度试验方法

GB/T 21143 金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法

GB/T 24176 金属材料疲劳试验数据统计方案与分析方法

GB/T 2107 金属高温旋转弯曲疲劳试验方法

GB/T15248 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法

GB/T10622 金属材料滚动接触疲劳试验方

GB/T 4161 金属材料平面应变断裂韧度试验方法

GB/T 2038 金属材料延性断裂韧度试验方法

GB/T 26077 金属材料疲劳试验轴向应变控制方法

GB/T 26076 金属薄板(带)轴向力控制疲劳试验方法

GB/T 27595 胶粘剂结构胶粘剂拉伸剪切疲劳性能的试验方法

GB/T 12443 金属材料扭应力疲劳试验方法

GB/T 13682 螺纹紧固件轴向疲劳试验方法

GB/T 30064 金属材料钢构件断裂评估中裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度的拘束损失修正方法

GB/T 24522 金属材料低拘束试样测定稳定裂纹扩展阻力的试验方法

GB/T 28896 金属材料焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法

GB/T 27551 金属材料焊缝破坏性试验断裂试验

(3) HB相关标准

HB 5142 金属材料平面应变断裂韧度试验方法

HB 5152 金属室温旋转弯曲疲劳试验方法

HB 5153 金属高温旋转弯曲疲劳试验方法

HB 5217 金属低周热疲劳试验方法

HB 5277 发动机叶平及材料振动疲劳试验方法

HB 5287 金属材料轴向加载疲劳试验方法

HB 5279 金属板材表面裂纹断裂韧性试验方法

HB 5487 铝合金断裂韧度试验方法

HB 6626 金属材料在含水介质中疲劳裂纹扩展速率试验方法

HB 7572 金属材料(人字形缺口)平面应变断裂韧度试验方法

HB 7680 金属材料高温疲劳裂纹扩展速率试验方法

HB 7705 金属材料疲劳小裂纹扩展速率试验方法

HB 6442 飞机液压导管及连接件弯曲疲劳试验

HB 7680 高温疲劳裂纹扩展速率试验方法

HB 5261 金属板材K-R曲线试验方法

HB 6660 金属板材热疲劳试验方法

HB 7110 金属材料细节疲劳额定强度截止值(DFRcutoff)试验方法

HB/Z 112 材料疲劳试验统计分析方法

HB 20041 航空发动机轴类部件疲劳试验方法

(4) GJB相关标准

GJB 2030 高温下金属材料断裂韧度试验方法

GJB 1997 金属材料轴向腐蚀疲劳试验方法

GJB 715.30A 紧固件试验方法-拉伸疲劳

GJB 715.30 紧固件试验方法-抗拉疲劳

GJB 715.9 紧固件试验方法-抗剪接头疲劳

2、复合材料疲劳、断裂试验标准

(1) ASTM相关标准

ASTM D5528 单向纤维增强聚合物基复合材料的模式层间断裂韧性的标准试验方法

ASTM D3479/D3479 聚合物基复合材料拉伸疲劳的标准试验方法

ASTM D7774 塑料弯曲疲劳性能的标准试验方法

ASTM D7791 塑料单轴疲劳性能的标准试验方法

ASTM D4482 橡胶性能拉伸循环疲劳的标准试验方法

ASTM D7615/D7615M 聚合物基复合材料层压板的开孔疲劳响应的标准实施规程

ASTM D3166 用拉伸载荷测定胶粘剂在剪切状态下疲劳性能的标准试验方法（金属/金属）

ASTM D6115 单向纤维增强聚合物复合材料的模式疲劳分层扩展起始的标准试验方法

ASTM E1049 疲劳分析中循环计数的标准实施规程

(2) GB相关标准

GB/T 16779 纤维增强塑料层合板拉-拉疲劳性能试验方法

GB/T 28891-2012 纤维增强塑料复合材料单向增强材料Ⅰ型层间断裂韧性的测定

(3) HB相关标准

HB 7624 碳纤维复合材料层合板弯曲疲劳试验方法

HB 5268 有机玻璃板材断裂韧度试验方法

HB 7402 碳纤维复合材料层合板I型层间断裂韧性试验方法

HB 7403 碳纤维复合材料层合板II型层间断裂韧性试验方法

HB 7718.1 碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法第1部分：I型层间断裂韧性试验方法

HB 7718.2 碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法第2部分：II型层间断裂韧性试验方法

(4) GJB相关标准

GJB 586 纤维增强塑料层板拉伸层间断裂韧性试验方法

GJB 2637 碳纤维树脂基复合材料层合板疲劳试验方法

GJB 2033 航空有机玻璃拉伸疲劳试验方法