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JJG556―2011《轴向加力疲劳试验机》检定规程解读

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TECHNOLOGY技术培JJG556-201 1《轴向加力疲劳试验机 检定规程解读JJG556-2011《轴向加力疲劳试验机》检定规程(以下简称新规程”)经国家质检总局2011年11月30日批 准 . 自2012年5月30日起 实施 .已全 面代 替JG556-1988(轴向加荷疲劳试验机》检定规程(以下简称旧规程”) 与旧规程相比,新规程除了编写格式不同外 ,内容方面尧生了变化。

-、关于范围、名称和术语1.范围明确了适用的常用机型:电液伺服式 、液压脉动式、机械式 、电磁共振式疲劳试验机。热疲劳试验机可参照新规程在常温下检定2.规程名称新规程名称由旧规程的轴向加荷疲劳试验机检定规程”改为轴向加 力 疲劳试验机检定规程”。

且内部行文 .旧规程使用负荷”的地方 .新规程均改称力”3.术语新增术语循环力”取代旧规程的动态力”.依据JJFIO11-2006(力值与硬度计量术语及定义》,动态力包括随机力 、冲击力和循环力。疲劳试验机所施加的随时间作周期性变化的力应属动态力中的循环力。

新增术语循环力范围”.即循环力峰值与循环力谷值之差用重复性”取代相对变动性”.依据JJF1011-2006中2.27条的注释.重复性用相应力值下变形示值的百分比表示时又称变动性”.故变动性本身就是-个相对量.旧规程变动性前相对”的说法冗余.因此新规程采用术语重复性。

口田峰 秦海峰二、关于计量特性1.受力同轴度旧规程的要求为15%.其依据源于静态电子万能试验机 .疲劳机静态力的准确度等级要求为l级.而1级电子万能试验机的受力同轴度要求即为15%新规程分两种情况:(1)楔形夹具夹棒材或带有万向机构(除某些专用机型外 .疲劳机带万向机构的不常见)时为8%;(2)螺纹连接或其他连接方式时为12% 。

其中,8%的制定依据来自国内外对高温蠕变、持久 、应力松弛试验机的受力 同轴度要求 .t1]ASTMEl50-64 (1981)Recommended Practice for Conduct-ing Creep and Creep Rupture Tension Tests of MetallicMaterials Under Conditions of Rapid Heating and ShortTimes (Withdrawn 1984)和ASTM E328-02(2008)Standard Test Methods for Stress Relaxation Tests forMaterials and Structures:12%的制定依据来 自国内O.5级 电子万能试验机的要求:受力 同轴度的指标还有6%,其制定依据来 自GJB715.9-1990(紧 固件试验方法 抗剪接头疲劳》的附录A。

新规程中表2试验机计量特性的注中.明确了8%和12%分别为两类连接方式的最低要求 .实际检定时.应以满足用户的试验要求为原则 .根据用户所执行的试验方法确定受力同轴度指标〃议凡是楔形夹具连接 .不管是棒材夹具还是板材夹具 ,都至少达到8%的要求。新规程中,其他连接方式主要指台肩式连接 、标准件行业中的罐式连接以及其他不易保证机加工和安装定位准确度的专用连接方式。

2013.2中国计量129 Y2.新增循环力范围相对误差和重复性、循环力峰值相对误差和重复性、10min循环力变动性等计量特性指标。新规程根据试验机机型将其分为A、B两类:电液伺服疲劳试验机执行2%的A类指标 :其他机型执行3%的B类指标。

新规程中.10min循环力变动性中的 变动性”不是相对重复性”的概念.而是波动度”的概念 .该指标主要考查电液伺服和液压脉动等疲劳试验机的液压加力系统保载的能力和控制的准确度.以及电磁共振式疲劳试验机的闭环控制准确度。

3.新增零点漂移 、鉴别力阈、相对分辨力、回零差等4个静态指标要求。

4.新增试验机配套的引伸计系统的计量特性三、关于通用技术要求新增计数器、绝缘电阻、噪声等指标要求。

四、关于计量器具控制1.检 定条件(1)环境条件中的相对湿度.由旧规程的85%修订为80%,与JJG475-2008等试验机类检定规程-致 ;新增检定过程中温度波动不大于2℃/l的要求(2)除新增-些通用器具外.以下标准器为新增或技术指标予以修订:①观察波形畸变仅采用示波器,删去旧规程中的频谱分析仪;②新增通用计数器,其误差不大于1×10r5;③新增准确度不低于l0级的绝缘电阻测量仪;④新增l级或2级声级计;⑤修订受力同轴度测量装置的指标要求.旧规程要求使用准确度不低于o.002mm的引伸计或相同准确度的电阻应变式受力同轴度检测仪.依据JJG762-2007引伸计的分级 .旧规程所用引伸计介于0.5级和1级引伸计之间。

由于目前1级引伸计应用广泛.且用0.5级和1级引伸计对同-台设备进行受力同轴度测量所得 的结果基本-致,故选用经济性更高的1级引伸计;⑥新增同轴度检验用标准试验棒的参考尺寸;⑦新增力检定装置噪音与外干扰的检查:在试验力为零及给定静态力的条件下.检定装置峰值显示与静态显示的示值差.应在装置量程的士0.02%以内;⑧新增检定引伸计系统的标定器和游标卡尺等计量器具2.检 定项 目(1)回零差为后续检定的必检项 目。主要是考虑130中国计量2013.2到试验机长期做疲劳试验.-旦传感器出现问题.回零往往不好 .从回零差这个指标即可发现试验机传感器自身的问题:另-方面原因是,对于应力幅比为负值(即过零)的疲劳试验 ,回零差比进回程差更重要的影响因素.因为应力幅比为负值的试验。每-循环传感器都相当于从正向最大力回零.但又不清零 .继续到负向最大力.然后又从负向最大力回零 .还是不清零.继续到正向最大力.试验关心的峰谷值实际相当于从零点开始的进程值.因此-旦试验机传感器回零不好。必然导致峰谷值不准确。

(2)静态力示值相对进回程差在后续检定中是否需要检定.根据用户需要进行 建议所做试验应力幅比为正值的试验机.后续检定时检定示值相对进回程差 .因为对于应力幅比为正值的疲劳试验.往往是示值进回程差对峰谷值(尤其谷值)的影响更大;而所做试验应力幅比为负值的试验机.首次检定-次即可。

3.检 定方法(1)计数器JB/T9397-2002(拉压疲劳试验机技术条件》等标准中对计数器有过指标要求.但到 目前为止。在国内外相关标准中还未见到具体的检定方法.新规程第-次给出了明确的检定方法(2)受力同轴度受力同轴度的检定方法、计算公式与其他试验机类规程不大-样.主要参照了目前国际上广泛使用的AsTM El012.在加力点的选择上又充分考虑到与旧规程的承接性①对于-般的疲劳试验机,在最大挡位检定上下夹头的受力同轴度 因为用户-般都是根据最大挡位的测量上限来选择试验机.所以.在按最大挡位选择检定点检定同轴度合格的情况下.即可认定试验机受力同轴度合格。对于试验机分若干挡位 。如2倍 、5倍 、1O倍、20倍.而用户又确实使用小量程挡 ,则应根据小量程挡的实际测量上限.选择检定点 .需要时选择不同材料(或规格)的检验棒检定,其原则是保证受力同轴度在用户使用的力值范围内.均满足试验标准的要求。当然.对于分挡的试验机,用户又使用小挡位的情况.采购时用户应与厂家确定好同轴度指标 .保证试验机在用户要求的力值测量下限就满足要求 .以便设备验收和后续检定时顺利通过②关于加力范围,旧规程是对试样施加额定负荷1% 4%的力后 .分别读取两个相对方向上的4个变形增量 。之所以同轴度检定加力上限为额定负荷的4%。

是因为JJG475-1986中.试验机的测量下限最小不低于额定负荷的 .这样在满量程的锄 满足受力同轴度要求.则在整个力值使用范围内同轴度均满足要求。

新规程规定在试验机最大力的1% 10%范 围内加力 ,1%清零 ,4%、6%、8%、10%读数。选择多点读数 ,目的是判断同轴度趋势 .由测量点的数据作出-条X(力)-Y(同轴度)曲线 ,若是-条逐渐与X轴接近的双曲线,则同轴度正常,否则,同轴度存在问题;选择加力上限为试验机最大力的10%.是因为受力同轴度的- 般规律是加力越小误差越大.在小力的情况下同轴度合格.依据 同轴度趋势为双曲线的-般规律 .大力的情况下都会合格本次受力同轴度在检定方法和计算公式上作了较大修订。经过-段时间的过渡,规程下次修订时 ,建议采用不加初始力的方法 ,且指标提高N5%。

③关于检定方向,旧规程和国内相关规程仅检定拉向受力.国际上已有相关论文阐述拉向和压向受力同轴度的影响因素并不-致 .因此新规程规定 .根据用户的使用方 向。分别对拉向、压 向或拉压双向同轴度进行检定4.静 态力的检 定(1)检定点的选择新规程规定 .对于不分挡的试验机 .当测量下限小于满量程的20%时。应选择10%、5%、2%作为检定点.考虑到试验机的分辨力 .测量下限-般应不小于满量程值的2%.这与国外要求测量下限是分辨力的200倍以上基本-致(2)新规程规定 ,检定时以试验机力指示装置为准.在力检定装置上读数.删去旧规程以力检定装置为准在试验机力指示装置读数的方法.这主要是与循环力的检定方法统-.因为旧规程以力检定装置为准在试验机力指示装置读数的方法.在循环力检定时不易实现5.循环 力的检 定(1)循环力级的选择TECHNOLOGY技术培新规程中,对于分挡的试验机按表4、表5、表6(分别对应旧规程表1、表2、表3)选择循环力,相对旧规程做了如下修订首先,统-了表头 ,原因有两个:-是旧规程表1、表2、表3的表头不-致 .导致阅读规程时.给人跳跃不连贯的感觉:二是按旧规程中表头.表2的表述内容值得商榷 ,因为按旧规程中表头 , -1.0或-1.0,表示平均力已达到最大值.而实际上 .该类试验机的平均力还可以取大于此值而小于试验机满量程值的任意值其次 .新规程表 6与旧规程表 3相比.去掉了每列最后-个数据的括号,由于表 4(旧规程表 i)、表 5(旧规程表2)有 -0.5 的条件,其相应最后-个数值才有可能做不到 ,需要加括号,而表6没有 -0.5 的条件,完全可以达到。另外 ,由于表头统-,表6的数值仅为旧规程表3的-半旧规程 的测量下限仅检 到最大循环力范围的20%,新规程对于不分挡的试验机 .新增了表7、表8和表9.目的是为了检定小于20%的循环力.检定点按2:5:10的间隔选龋(2)检定频率的选择旧规程频率的选择方法.主要适用于电液伺服疲劳试验机 .不适用于电磁共振式等其他类型的疲劳试验机 ,新规程的方法则适用于绝大多数试验机。

(3)检定波形的选择新规程与旧规程-致 .均采用正弦波作为检定波形。原因:-是由于对检定用标准装置的指标要求,如采样频率是工作频率的50倍(此时峰值捕捉误差不超过0.2%)等技术指标,均通过正弦波的函数公式导出;二是电磁共振式疲劳试验机仅能产生正弦波这-种波形(4)示值相对误差和重复性的计算方法旧规程示值相对误差的计算公式可由式 (1)、式(2)简单表述:e卢F-,,-Fp(1) -- l J)e :T--Fv(2) ---( )2013.2中国计量131TECHNoLOGY术培训式 中 :e 、e --峰 、谷 值 示 值 相 对 误 差 ; 、- - 试验机峰、谷值;尸、 - 力检定装置3次峰、谷值的平均值 ;。

旧规程示值变动性的计算方法描述不很清晰.按与示值相对误差-样的理解(非逐点评定),可以由式(3)、式(4)简单表述:(3) , 、J,(P, ), (4) 、-r,(P. 1式中:re、,、--峰、谷值示值变动性;‰ 、 、 - 力检定装置 3次峰、谷值读数的最大值; 血、 。广- 力检定装置 3次峰、谷值读数的最小值。

新规程的方法可由式(5)、式(6)、式(7)、式(8)简单描述:( )-- - T FPep- (5)(6)( )--(昂- ) ,~-----二---- L Irp.-- (8) 、o,式中:e广 循环力范围相对误差 ; 、 --试验机峰、谷值; - 力检定装置lO次峰值减谷值的平均值;e广 峰值相对误差 ; - 力检定装置l0次峰值的平均值 ;rR--循环力范围相对重复性 ;( -凡)-、( -凡) 。广- 力检定装置10次峰值减谷值 的最大值 、最小值 ; 峰值 相对重 复性 ;‰ 、。 力检定装置 10次峰值读数的最大值、最小值。

新规程没有像旧规程那样.分别计算峰值误差和谷值误差.而是分别计算循环力范围误差和峰值误差.原因如下:1.GB/T3075-2008(金属材料 疲劳试验轴向力控制方法》等标准要求的动态力误差 .指的就是循环力范围误差 :2.循环力范围误差等于峰值误差减谷值误差 .三个误差中,任意两个确定后.第三个误差就为定值:3.不取谷值误差的-个好处是 .当谷值很杏近零时 (如拉-拉疲劳试验谷值接近零的情132中国计量2013.2况).无论对检定装置还是试验机 ,其力传感器的测量范围总有个下限.这个下限都不会是零 .所以谷值接近零的测量是不准确的.选用循环力范围和峰值计算误差 .可以在某种程度上避开谷值接近或为零的情况。需要说明的是 。在-般试验中.规定拉向力值为正、压向力值为负,大值为峰值、小值为谷值,但在疲劳机检定过程中.为了单纯评价其测力系统的性能。

- 般将绝对值较大者定义为峰值 、绝对值较小者定义为谷值(5)循环力采样点新规程选择 l0个 .主要是考虑到国内常用的疲劳机检定装置的数采系统,其数据库的容量或每-屏显示波形的周期数 .如 HBM 的catman4.5.当采样频率为检定频率的50倍时.每-屏刚好显示 10个完整的正弦波(6)惯性力影响的修正新规程继承了旧规程的动态力示值-般应修正的指导思想.而且这种动态力示值修正不仅限于试验机检定时.试验机的使用人员在平时的 日常试验中。

也应该按厂家给出的方法进行修正试验机使用人员 Et常试验直接连接试样时.应按厂家给出的方法修正循环力示值:在试验机检定时。

除了按厂家的方法修正试验机 自身连接环节导致的惯性力影响外 .还应修正力检定装置的夹具等连接件1带来的惯性力影响。旧规程给出的公式是 删 ÷×A 100%,新规程给出的公式是 -rn(2 ) 。前者得出的是以%表示的无量纲数,后者得出的单位是N.后者等号两边都除以 就与旧规程公式-致了(负号仅表示惯性力方向与位移方向相反)。

6.10min循环力 变动性旧规程没给出具体方法.且考查的是10min内变动性(相对重复性)的变化情况。新规程变动性是波动度的概念.主要考查试验机的波动度(电液伺服式和液压脉动式)和控制准确度(电磁共振式),同时给出了具体的检定方法注:田峰、秦海峰是JJG556-2011的主要起草人。

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