ICS 29.050 CCS Q52 中华人民共和国国家标准 GB/T 43111—2023 炭素材料 疲劳试验 轴向力控制方法 Carbon materials—Fatigue testing—Axial force-controlled method 2023-09-07 发布 2024-04-01 实施 发布单位：国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 前言 本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。 请注意，本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国钢铁工业协会提出，由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。 本文件起草单位：中钢新型材料股份有限公司、中国科学院金属研究所、西安超码科技有限公司、清华大学深圳国际研究生院、冶金工业信息标准研究院。 本文件主要起草人：杨辉、段启强、许汉春、王晓远、程皓、徐建平、赵大明、王学刚、张灵玉、周相海。 1 范围 本文件规定了炭素材料疲劳试验轴向力控制方法的原理、仪器设备、试样、试验步骤、试验结果和试验报告。 本文件适用于室温下石墨材料轴向等幅力控制的疲劳试验，包括条件疲劳极限计算、等寿命图以及应力—寿命曲线的获取，其他炭素材料可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过规范性引用构成本文件必不可少的条款。凡注日期的引用文件，仅该版本适用于本文件；凡不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）适用于本文件。 GB/T 1427 炭素材料取样方法 GB/T 34104 金属材料试验机加载同轴度的检验 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 最大应力（maximum stress，Smax） 在应力循环中具有最大代数值的应力。 3.2 最小应力（minimum stress，Smin） 在应力循环中具有最小代数值的应力。 3.3 应力比（stress ratio，R） 在疲劳试验中任一循环中最小应力与最大应力的比值。 3.4 应力台阶（stress step，d） 采用升降法试验时，相邻应力水平之间的差值。 3.5 应力循环（stress cycle） 应力随时间周期性等幅变化的过程。 3.6 循环次数（number of cycles，N） 应力—时间或应变—时间函数最小循环周期重复的次数。 3.7 疲劳寿命（fatigue life，Ni） 按规定失效准则试验时达到的循环次数。 3.8 疲劳极限（fatigue limit） 在无限寿命条件下材料的疲劳强度。 3.9 自由度（degree of freedom，ν） 总试验项数减去估计参数的数量。采用概率统计方法计算疲劳极限时，自由度为 n−1；对应力—寿命曲线高应力部分分析时，自由度为 n−2。 3.10 古德曼图（Goodman diagram） 在等寿命条件下，表示材料平均应力与最大应力、最小应力之间关系的曲线。 3.11 应力—寿命曲线（S-N curve） 以材料疲劳强度为纵坐标、疲劳寿命对数为横坐标，表示材料疲劳强度与疲劳寿命关系的曲线。 4 原理 在恒定应力比和频率条件下，沿试样轴向施加交变循环应力，直至试样失效。通过对试验结果进行分析处理，可获得古德曼图、等寿命曲线及应力—寿命曲线。 5 仪器设备 5.1 疲劳试验机：力传感器精度应优于 0.5%，试验力应在传感器量程的 10%～90% 范围内，夹具应能牢固固定试样且不损伤试样，同轴度应符合 GB/T 34104 的要求。 5.2 干燥箱：应具有自动控温功能，能够保持温度在 105 ℃～110 ℃。 5.3 游标卡尺：测量范围 0 mm～200 mm，精度 0.01 mm。 5.4 千分尺：测量范围 0 mm～25 mm（或更大），精度 0.01 mm。 5.5 干燥器：内装干燥剂。 6 试样 6.1 取样和加工 按 GB/T 1427 的规定进行。 6.2 尺寸 试样通常为圆形或矩形，推荐采用圆形试样。试样应具有规定的测量段和夹持段结构。 试样尺寸要求如下： - 试样总长度 L ≥ 120 mm； - 测量部分为圆柱形，其直径 d 和长度 Le 应满足试验要求； - 设有过渡圆角（r、R）以避免应力集中； - 夹持端直径 D、过渡端直径 D2 应与试验夹具匹配； - 同轴度、垂直度及表面粗糙度应满足标准规定要求。 具体尺寸参数及公差应符合标准表格规定。