HB 8699－2023 金属材料细节疲劳粗糙度系数测定方法 Testing method for surface roughness coefficient of metallic materials details 2023－12－29发布 2024－07－01实施 中华人民共和国工业和信息化部 发 布 ICS 49.025.01 V 10 HB 8699－2023 I 目 次 前言…………………………………………………………………………………………………………… II 1 范围…………………………………………………………………………………………………………1 2 规范性引用文件……………………………………………………………………………………………1 3 术语和定义、符号…………………………………………………………………………………………1 3.1 术语和定义……………………………………………………………………………………………1 3.2 符号……………………………………………………………………………………………………1 4 试样…………………………………………………………………………………………………………2 4.1 试样形式………………………………………………………………………………………………2 4.2 试样制备………………………………………………………………………………………………3 5 试验装置……………………………………………………………………………………………………4 6 试验程序……………………………………………………………………………………………………4 6.1 试样检查与尺寸测量…………………………………………………………………………………4 6.2 试样安装………………………………………………………………………………………………4 6.3 试验波形与频率………………………………………………………………………………………4 6.4 试验载荷的选取………………………………………………………………………………………4 6.5 失效判据………………………………………………………………………………………………4 7 试验数据处理………………………………………………………………………………………………4 7.1 特征寿命  ……………………………………………………………………………………………4 7.2 可靠度 R＝95 %、置信度 C＝95 %的寿命 N95/95……………………………………………………5 7.3 F 系数的计算…………………………………………………………………………………………5 8 试验报告……………………………………………………………………………………………………6 附录 A(资料性) 试样加工程序示例…………………………………………………………………………7 A.1 概述……………………………………………………… ……………………………………………7 A.2 加工程序………………………………………………… ……………………………………………7 HB 8699－2023 II 前 言 本文件按 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。 本文件由中国航空综合技术研究所归口。 本文件起草单位：中国航发北京航空材料研究院。 本文件主要起草人：胡本润、陈 勃、马少俊、叶序彬、童第华、张丽娜、高倩倩、赵晓辰、黄 颐。 HB 8699－2023 1 金属材料细节疲劳粗糙度系数测定方法 1 范围 本文件规定了测定金属材料细节疲劳粗糙度系数的试样、试验装置、试验程序、试验数据处理和试 验报告。 本文件适用于测定金属材料室温下无紧固件应力集中细节的疲劳粗糙度系数。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；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。 GB/T 10623 金属材料力学性能试验术语 JJG 556 轴向加力疲劳试验机检定规程 3 术语和定义、符号 3.1 术语和定义 GB/T 10623 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 细节疲劳额定强度 detail fatigue rating (DFR) 结构细节本身固有的疲劳性能特征值，是一种对构件质量和耐重复载荷能力的度量，与使用载荷无 关。该值是当应力比 R＝0.06 时，具有95 %可靠度和 95 %置信度的结构细节疲劳寿命能够达到 10 5次的 最大应力。 3.1.2 结构细节疲劳粗糙度系数 surface roughness coefficient of detail fatigue rating 给定工艺和表面状况下无紧固件应力集中细节(如缺口和圆角)的 DFR试验值与基准 DFR值的比 值。铝合金、钛合金和钢的基准 DFR值为厚度 26 mm以下 2024 板材基准粗糙度试样(机加缺口，粗糙 度Ra＝3.2，不喷丸)的 DFR试验值乘以相应的材料常数 K。获取粗糙度系数的试样构型(缺口应力集 中系数和细节数量)应与2024 板材基准粗糙度试样保持一致。 3.2 符号 本文件采用的符号、名称及单位见表 1。 HB 8699－2023 2 表 1 符号、名称及单位 符号 名称 单位 DFR 细节疲劳额定强度 MPa F 细节疲劳粗糙度系数 － Ktn 应力集中系数，按净截面计算 － N95/95 可靠度和置信度均为95 %的疲劳寿命 次 R 应力比，可靠度 － n 试样数量 件 S S－N曲线斜度参数 － Sc 置信度系数 － SR 可靠度系数 － ST 试样系数 －  威布尔分布形状参数 －  威布尔分布特征寿命 次 K 材料常数 － Pmax 最大试验载荷 N max 最大应力 MPa b 拉伸极限强度 MPa m0 等寿命图中 N95/95＝105等寿命线与 m轴交点的应力值 MPa T 试样厚度 mm W 试样工作段宽度，按净截面宽度计算 mm 4 试样 4.1 试样形式 获取粗糙度系数的试样构型(缺口应力集中系数和细节数量)应与 2024 板材基准粗糙度试样保持一 致。推荐如图 1 所示包含 2 个缺口应力集中细节的试样，其缺口根部的净截面应力集中系数 K tn＝2.6。 试样工作段表面的粗糙度按试验需求选取，推荐试样的夹持段长度为 30 mm～50 mm，以保证试样受力 均匀。对缺口较为敏感的材料，也可适当增加夹持段宽度，以避免试样在夹持段断裂。试样夹持段与工 作段切向过渡圆弧的半径应至少大于 1.5 倍的试样宽度，以避免在过渡段产生应力集中。也可采用其他应力集中系数的试样，但应保持与基准粗糙度试样的构型一致。试样厚度可根据试验需求选择，对于使 用原始板材厚度的试样，试样表面的平行度和平面度可不做要求。 HB 8699－2023 3 单位： mm ±0.1 C夹持段 夹持段 图 1 推荐粗糙度系数试样 4.2 试样制备 4.2.1 试样切取应符合相关标准规定或根据试验目的进行切取。取样时应详细记录取样位置、取样方 向，并对试样进行编号等。试样的取样方向标记方法见图 2。 图 2 试样取样方向示意图 4.2.2 试样缺口的制备工艺应能代表不同加工方式的粗糙度水平，一般常用的粗糙度 Ra值为0.8m、 1.6m、3.2m，还可采用强化、化铣等工艺对缺口进行加工。试样的加工方式(如：机加 Ra＝1.6m、 化铣、喷丸等)应在报告中注明。附录 A给出了铝合金试样采用机加缺口、粗糙度 Ra＝0.8m的加工 程序示例。 4.2.3 试样加工过程中应避免产生残余应力，采用逐步减小加工余量的加工工序，尤其是在试样的最 终加工阶段。试样的两个表面要求对称加工直至达到最终厚度，最后一道工序的加工量每面不大于0.125 mm。缺口处最后一道工序的加工量不大于 0.1 mm。如采用化铣、喷丸等工艺一般安排在最后一 道加工工序。 4.2.4 试样表面加工应保证平面度和上、下表面的平行度。对于钛合金和钢等硬度较高的材料，当粗 糙度要求较高时推荐使用研磨加工方式。加工完成后应无垂直于加载方向的划痕。加工过程不允许产生 冷作硬化或过热。对薄板材料试样表面可以不加工，试样表面的平面度和平行度不做要求，但试样不应L T S L－T T－L L－S