路径: 主页 > GB/T > 第167页 > GB/T 25917.1-2019 | 标准编号 | GB/T 25917.1-2019 (GB/T25917.1-2019) | | 中文名称 | 单轴疲劳试验系统 第1部分：动态力校准 | | 英文名称 | Uniaxial fatigue testing systems -- Part 1: Calibration of dynamic force | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N71 | | 国际标准分类 | 19.060; 77.040.01 | | 字数估计 | 18,125 | | 发布日期 | 2019-10-18 | | 实施日期 | 2020-05-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 25917.1-2019: 单轴疲劳试验系统 第1部分：动态力校准
GB/T 25917.1-2019 英文名称: Uniaxial fatigue testing systems -- Part 1: Calibration of dynamic force
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 25917-2010
单轴疲劳试验系统
第1部分:动态力校准
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
1 范围
GB/T 25917的本部分描述了两种如何确定一个试样在进行单轴向、正弦波形、恒定振幅试验时的
动态力范围(ΔFt)与试验系统力值显示范围(ΔFi)关系的方法(见引言)。
这些方法可使动态试验系统工作时避开系统的共振频率,适用于动态力测量误差不可知或施加力
范围预计超过1%的试验系统。
动态力测量误差是通过比较动态力试验系统所显示的力的峰值和贴有电阻应变片的动态力校准装
置(DCD)的测量值来确定。预先要对DCD的试验系统显示值进行静态校准(见5.2.1)。
方法A(等同试样方法)的动态校准仅适用于根据试样所确认的有效频率范围。一个基于频率的修
正因子适用于对动态力测量误差高达动态力范围10%时的修正。使用这个修正因子,将使实际试验中
试样动态力测量误差减小至动态力范围的1%以下的程度。
方法B(柔度包络线方法)的动态校准适用于柔度在两套DCD之间的试样的有效频率范围。因为
方法B不允许动态力测量误差超过动态力范围的1%,所以方法B没有应用修正因子。
注:附录A提供了应用本部分所描述的方法对试验机进行再校准的指南。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
4.2.1 静态校准
动态试验系统应按ISO 7500-1进行静态力校准,达到1级或优于1级。
4.2.2 频率的校准
除了那些由于系统共振而影响测量精度的频率点,动态试验系统要在试验所涉及的所有频率范围
内进行动态校准,详细规定见5.1.1。宜保持振幅的误差小于0.2%,对于双极型滤波器,最大试验频率
不应超过试验系统仪器带宽(参见附录B)的25%,或对于单极型滤波器,最大试验频率不应超过6%。
对被测力的信号进行滤波会直接影响被测力的动态测量精度。因此,任何滤波操作都要在动态校
准前进行。校准只对校准时使用的滤波器有效。
如果使用方法B,每一个DCD都要使用相同的频率范围。系统共振频率会导致局部区域的误差增
加。对于双DCD系统,要特别注意识别这种区域,为了避免产生过大的误差,在这些区域内不要进行
试验。
4.2.3 动态力范围
动态校准过程中的最高力示值不要超出动态试验系统静态标定的力范围,并且保持在试样预期力
值的峰值点上。动态校准力的范围还要保持在每一个DCD的动态力范围的10%至100%之间。动态
力范围有三种形式:通过零点、仅拉伸和仅压缩。仅拉伸校准在压缩试验中是无效的,反之亦然。通过
零点的校准在拉伸和压缩试验中都是有效的。ISO 4965中的这个部分要求,如果动态校准中使用单向
力范围,每一个试验频率在加力方式和作动器位移之间有一个线性关系(尽管可能不同)---证明这一
点的一个方法就是记录,然后绘制在加力期间作动器的位置,作为一个试验机的静态校准期间或之后的
施加力的函数。
注:惯性误差与加速度是成比例的,因此也和位移成比例---力和位移之间的线性关系保证了惯性误差与力是成
比例的,因此,授权整个单向力范围的校准时,可将力范围按一定比例取为常数。
如果施加力和作动器的位移之间没有一个线性关系,在对试验系统动态力校准之前应对多个动态
力范围进行校准。
波峰值和波谷值应在校准装置的工作范围内。
对于方法B,虽然两个DCD的动态力范围可以是不同的,但要使用相同的频率范围。
4.2.4 加载链
对于方法A,加载链要使用与实际动态试验中相同的固定装置和配件,DCD应与试验用的试样有
相同的质量、柔度和阻尼(也就是说它应是贴有电阻应变片的标准试样)。
对于方法B,要使用在后续试验中所用到的最大的质量进行校准,因为这样做会使由它而生的惯性
误差最大化。负载链柔度的显著变化也会影响这个动态误差。
如果用于测试试样的试验机具有不同柔度的加载链(例如,在使用高温炉时需将杆件插入),应采取
以下步骤:
---确定最小柔度DCD的柔度(C1)(这个值应从制造商获得);
---确定加载链的柔度范围(ΔC=Cmax-Cmin)(这个值可以在同一力和同一个试样下,通过测量作
动器的位移获得);
---如果ΔC >C1/10,要使用双DCD对试验机在加载链最大柔度和最小柔度校准范围内对试验
机校准。
4.2.5 DCD的安装
DCD应安装在加载链中,与实际试验试样处在相同的位置。
4.2.6 动态试验系统
动态试验系统要能够对试样进行控制和施加重复的循环力,并能读出这个循环力。典型地,集成式
或外接式的波形发生器用来向试验系统提供试验用循环波形。测量并记录所获得的试验力的范围或最
高水平。动态试验系统要能够在整个试验过程中,稳定地提供重复的最高试验力水平。在整个试验过
程中,动态试验系统所显示的波峰值和波谷值的重复性在每一循环要保持在施加力的范围1%以内。
5.1.2规定的程序用来测试是否满足此要求。
4.2.7 DCD仪器
DCD仪器应按照ISO 4965-2的要求进行校准。仪器校准时,标称激励电压和显示值要使用电压
单位,试验系统校准期间要使用标称激励电压值。对于自身能够产生激励电压并显示“mV/V”的仪器,
在对动态试验系统的力测量系统进行校准时,要使用与GB/T 25917.2中DCD仪器校准所描述的设置
相同。
5 程序
5.1 初始检查
5.1.1 系统的带宽
检查的目的是确定整个检验试验系统的频率范围。一种可以用来检查整个测量系统(机械的和电
子的影响)动态特性的技术,即使用脆性试样进行断裂测试(在位移控制下),记录下力值信号的突变。
附录B提供了计算带宽的方法,同时也给出了试验系统仪器的带宽的估算指南。
另一种能够用来确定有效频率范围的技术是完成一次频率扫描,这有助于识别那些由于显著共振
而导致误差的区域,而这些区域并不遵循一般的趋势。对每一个安装在加载链中的DCD缓慢地增加试
验频率,使循环力范围保持在一个中等的幅值水平,用连续的方式或用小步幅方式,从最小至最大增加
校准范围的试验频率。读取并记录每个试验频率下的波峰和/或波谷DCD输出值,或者是安装在加载
链中加速度计的输出值。绘制测量值的幅值---频率点图线,将这些数据点拟合成曲线,识别出偏离基
本趋势超过5%的单独的数值---这些瞬态的变化值可以表示系统的共振。如果发现任何瞬变值点,
可以通过减小试验频率的方法避开系统共振频率。频率范围的测试结果不要包含任何系统共振频率。
当用方法B时,要避开每个DCD所指示出的系统共振频率。
宜在力控制模式下进行试验频率的扫描以确保足够的控制分辨力。
为避免系统共振,试验系统要检验一个以上的试验频率范围,从而避开临界系统共振频率。在后
续的实际试验中也应避开这些临界系统共振频率。例如,从0Hz到23Hz和37Hz到100Hz来
检验试验系统,避开临界系统共振频率30Hz。然后,在23Hz至37Hz范围内不会进行试验,因为在
此频率范围的输出值显著地偏离基本趋势,说明见图2。
注1:在扫描时监测每个试验频率的波形失真会有助于识别系统的共振频率,这是一种很先进的测试方法,它可以
确定系统共振频率。如果在简单的示波器上有明显的失真显示,这显然表明试验系统没有正常工作。
注2:用来确定重点的关键频率范围的替代方法目前正在开发,包括:
在没有试样时,输入一个阶跃信号给作动器,确定试验机显示力值的快速傅里叶变换(FFT)的方法;
输入一个阶跃力信号到试样时,确定力比值的FFT的方法,用于确定有效的频率范围。
这些方法也可用于确定十字横梁位置的影响。参考文献[1]给出了进一步详细说明。
注3:另外一种方法是,在扫描频率范围时绘制力---位移曲线,可以给出存在的共振频率信息。滞后回线的面积
可能显著增加接近共振,由于高次谐波甚至可能出现8字的形状。
5.1.2 加力的重复性
利用自身的力测量系统获得动态试验系统加载力的重复性。动态试验系统在每一个检验频率至少
循环50次,利用力值测量系统,记录每一循环相应的波峰值和波谷值的最高水平。这些力值的最高水
平在所有的检验频率下不应超过施加力范围的1%。
5.2 校准程序
5.2.1 DCD的静态校准
5.2.1.1 按照4.2.3所确定的力值范围,用与动态试验系统显示器对比的方法来静态校准DCD,选择力
值的上限和下限,缓慢地在上下限之间循环加载至少三次,然后保持试验系统力值恒定时读取DCD示
值。在如下四个静态力值时读取DCD示值:
5.2.1.2 重复5.2.1.1两次生成三组读数,然后计算出三次读数的平均值。
5.2.1.3 如果使用方法B,第二个DCD按照5.2.1.1和5.2.1.2重复操作。
5.2.1.4 对于波峰和波谷力的水平,连接相邻的两个数值点,利用5.2.1.2确定的平均值,建立DCD显
示值与动态试验系统显示值之间的静态力学关系,计算直线系数。
5.2.2.1 在4.2.2确定的范围内,选取5个近似相等分布的(线性的或对数的)、递增的试验频率点,再选
出这些频率点之间4个(每两个的)近似中间的、递减的试验频率点,在这9个点上依次读取动态试验系
统的力显示值的峰值读数和谷值读数(Fi),同时测量这9个点上的DCD示值的峰值读数和谷值读数
(iDCD)。由于系统共振频率的存在,系统校准的频率范围不止一个,每个校准范围上要有3个递增的频
率点和2个递减的频率点。检测应按照4.2.3的要求确定力的幅值。
应等到试验系统在每个新频率点上稳定后,再读取峰值和谷值。
5.2.2.2 如果使用方法B,使用第二个DCD重复5.2.2.1的过程。
6 结果的计算
7.1 一般信息
报告应包含下列信息:
a) 力显示装置和校准显示范围;
b) 预置的......
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