ASTM D7791-2022 塑料单轴疲劳测试 —— 数据采集、S-N曲线绘制与报告

1. 数据采集项目

• 实时记录：峰值载荷（或应力）、谷值载荷、对应位移（或应变）。

• 循环计数：自动记录失效循环次数 Nf。

• 滞后环：每隔一定循环（如每1000次或每对数循环间隔）记录一个完整的载荷-位移环，用于分析刚度退化。

• 温度：连续或间隔记录试样表面温度。

2. 失效判据

• 试样完全断裂（拉伸疲劳）或可见开裂/压溃（压缩疲劳）。

• 或刚度下降至初始值的 80%（若预先约定）。

• 运行至 10⁷ 次循环 未失效的试样标记为“越出”（run-out）。

3. 数据处理

• 对于每个应力水平：计算对数疲劳寿命的算术平均值 log(Nf)，再取反对数为中值疲劳寿命。

• 以 最大应力 σ_max（或应力幅 σ_a）为纵坐标，log(Nf) 为横坐标，绘制S-N曲线。

• 拟合方程：常用幂函数 σ^m · N = C，取对数后为 logσ = A + B·logN。采用最小二乘法拟合。

• 若出现越出点，在图中用箭头标注（表示未失效）。

4. 疲劳极限确定

• 若S-N曲线在 10⁶～10⁷ 次后趋于水平，取该平台应力值为 疲劳极限。

• 若无明确平台，定义 10⁷ 次循环对应的强度 为条件疲劳极限，并注明“run-out 未失效”。

5. 报告内容清单
标准要求报告至少包括：
① 材料完整标识（包括牌号、供应商、成型工艺）。
② 试样尺寸、状态调节条件。
③ 测试参数：频率、应力比 R、波形、控制模式（应力/应变）、环境温湿度、自热控制措施。
④ 每个应力水平下的试样数量、个体失效循环次数、中值疲劳寿命。
⑤ S-N 曲线图（双对数坐标）。
⑥ 疲劳极限（若有）。
⑦ 失效模式描述（如韧性断裂、脆性断裂、分层、熔接痕开裂等）及断口照片（建议）。
⑧ 试验日期、测试人员、设备编号。

6. 数据有效性检查

• 检查是否有试样因夹持滑移或对中不良而提前失效，此类数据应剔除。

• 若某应力水平下有效数据少于3个，需补测试样。