自助下单地址（拼多多砍价，ks/qq/dy赞等业务）：点我进入

一、概述

影响接头连接疲劳寿命的因素很多，端部多向循环力引起的弯曲疲劳是原因之一。 在这种情况下，评价疲劳寿命最有效的方法是对试件进行旋转弯曲疲劳试验。 在所有的接头测试中，旋转弯曲测试无疑是一个重要的考核项目，也是最容易出现问题的考核项目。 在现行标准体系中，部分要求进行关节旋转试验的标准见表1：

表1 接头转动件和弯曲件标准

2、各标准的具体要求

1. ASTM F1387-2019 管道系统和管道机械连接管件（MAF）性能技术规范

ASTM F1387-2019标准中的A10规定了旋转弯曲试验，具体要求如下：

试件的形状应符合图 1 所示的形状。应变片应放置在距试件高应力侧 4.6 毫米（0.18 英寸）的范围内。

管道长度（最小）为管道外径的 5 倍。

介入并将其固定到位的弯矩应至少为管道材料极限拉伸应力的 35%。

在扭矩锁定到位的情况下，将样品加压至 3.45 MPa (500 psi) 的最小静压。 该扭矩和压力在整个测试过程中保持不变。

以至少 1750 rpm 的旋转运动弯曲样品至少 1 x 106 个循环，同时保持指定的弯曲应力水平和压力。

如果在测试过程中发生压力损失，则样本未通过测试。

旋转弯曲试验后，对试件进行水压试验。 试件顺利完成旋转弯曲试验和静水压试验，无渗漏，通过试验。

2、GB/T 3765-2008 卡套式管接头技术条件

按照表格和描述的参数和步骤进行。

表2 振动试验参数及步骤

按图2准备振动试验总成，在图中规定的位置安装应变片，其最小应变片长度L不应小于表3的规定。

a) 旋转或平面振动测试装配装置

1——应变片； 2—从动端； 3—试装； 4—固定端； 5—液压源。

b) 旋转振动试验总成及装置（选配）

1——应变片； 2—从动端； 3—试装； 4—固定端； 5—液压源。

图2 振动试验总成及装置

如图 2 所示，测试组件安装在提供旋转或平面振动的测试夹具中。

加压至管道的最大工作压力。

在没有应变片的管道端部施加弯曲载荷，直至综合轴向应力达到管道最小屈服强度的25%。

测试组件以 10 Hz 至 50 Hz 的频率振动，直至失效或振动 1000 万次。

如果震荡次数小于1000万次连接然后失效，记录震荡次数和失效类型。

3、GB/T 26143-2010/ ISO 19879:2010 液压管接头试验方法

GB/T 26143-2010/ISO 19879:2010标准对振动试验的要求与GB/T 3765-2008标准一致，此处不再赘述。

4. ISO 7257:2016 飞机液压管接头及连接接头扭转弯曲试验

测试设备应能够测试直接头或隔壁接头样本以及其他类型的样本，例如弯头和三通。

旋转弯曲试验装置应类似于图 3 所示。每个旋转弯曲试验装置应能够测试一个试样，但多个试样可以安装在一块板上。

试验装置应能在试验过程中持续保持规定的工作压力。 除非另有规定，试验流体应为水或系统流体（工作流体）。 典型的加压和自动关机系统如图 4 所示。如果发生故障或电压下降，它应该自动关闭。 如果采购机构有规定焊接接头弯曲试验方法，设备应能够在受控恒温下进行测试。

试验装置的尾座应设计成允许在初始和试样安装期间对齐，并用作压力传输线。 旋转主轴箱应具有一组低摩擦、自对准轴承，设计允许最大偏转为 25 毫米/1 英寸，并且能够在范围内的特定循环率下以恒定速率旋转1500 rpm 至 3600 rpm。 底座应为刚性结构。

试样应包括一个适配接头（主轴箱端）、一段直管和尾架端的测试接头。 典型样品如图5所示。管道的尺寸和壁厚应由用户或采购机构指定。

k) 可拆卸接头，法兰隔板

1个固定； 2 最大 12 毫米/0.500 英寸； 3夹紧

图 5 典型测试图

图 6 用于表征各种类型管道或管件的 S/N 曲线

S弯曲应力； N 疲劳失效次数

注：可以构建此类曲线来说明在不同材料或配件附件的比较测试中可能观察到的结果。

图7 D/N曲线偏移量/疲劳强度

D偏移位移； N 疲劳失效次数

注：应变计读数和偏转之间的相关性可能因不同的接头设计而异。 例如，机械连接的接头可能会在接头中显示一些运动，而焊接接头将是刚性的。 此外，如果比较钛合金和耐腐蚀钢等不同管材材料的 S/N 和 D/N 曲线，您会发现存在显着差异。

旋转弯曲试样的长度L应如表4和表5所示，根据附件设计按图3或图5测量。 对于中间尺寸，长度 L 可以从表中插入。 每组试样所需的应变或弯曲应力水平是由主轴箱中试样的挠度引起的。 在施加压力之前根据需要弯曲到指定的应力水平。 应始终使用应变计，除非连续使用相同的样本和设备使得千分表设置可以接受。 但是，应在使用应变计进行测试之前确定千分表的此类设置。 每当使用新的测试设备时，都应使用应变计。 典型的应力循环如图 8 所示。

如图 3 或图 5 所示，计算应力水平所需的试样挠度是通过千分表在长度 L 处测量的。

在进行资格测试时，或者当对挠度映射特别感兴趣时，例如，比较钢管和钛管，可以使用已建立的挠度设置来代替应变计应力测定。

管件/管道组合应根据图 4 所示的特性曲线进行分类，所有 S/N 失效数据点位于图 6 上方。应按规定建立显示不同弯曲应力水平下的失效周期的特性曲线。

失效循环应如图 7 所示绘制，显示各种偏转设置的失效循环（偏转设置可能对应于前文中概述的弯曲应力水平）。

注：绘制挠度图而不是循环中的应力可能有助于评估配件的刚度或比较不同管材（如耐腐蚀钢和钛）的柔韧性。

图 8 具有内部压力的典型交变应力循环

1最大应力； 2最小压力； Sp 内压引起的平均轴向应力； Sb弯曲引起的应力

Sf综合应力，Sp+Sb

每个样本都应安装应变计。 应变片的类型和位置应如下所示：

类型：对于 DN 16/-10 管道：大约。 4 毫米（0.16 英寸）。

对于 DN 20/-12 及以上的管道尺寸：约。 8 毫米（0.32 英寸）。

位置：如图 3 所示安装，相隔 90°。

注：在 X 轴和 Y 轴上成对安装四个应变仪是可选的。

试验前应测量并记录试样的准确外径和壁厚。 还建议检查直线度，如果不直，则拒绝或至少在管端未对齐的平面上标记样本。

管组件应安装到尾架中，并用手拧紧各个接头以进行后续调整。 设置步骤如下。

- 在安装和拧紧装配螺母之前，应测量并记录管试样的自由状态微应变读数。

- 集管末端的自对准轴承应大致居中并插入适配器中。 然后，应小心拧紧尾座的末端，以免将试样移出线外。

- 可重新连接的接头应拧紧至要求的扭矩值。

- 在拧紧过程中，试样的对称性应通过位于管道驱动端的一个（最好是两个）千分表来保持。 在中心位置拧紧调节螺栓后，应检查水平和垂直位置的对称性。 当用手转动主轴箱时，每个指示器应显示小于 ±0.08 毫米（±0.003 英寸）的不对称偏转。 对于应变测量试样，微应变读数与上述自由态微应变读数的偏差不得超过±20微应变。

- 在每次检查期间，主轴箱轴可能会在其轴承中来回移动。 对于正确对齐的样本，轴将自由移动。

按照规定将试样归零后，首先应调整主轴箱，使应变计读数比所需的弯曲应力值低约 5%。 应短暂启动机器以静止速度并记录动态读数（即两个应变仪读数在每分钟完整测试转数下的最大绝对值）。 该读数应在测试规格的 ±10 微应变或目标弯曲应力的 ±5% 范围内。 通常需要进行一些调整。

如图 3、表 4 和表 5 所示，使用千分表测量挠度设置

使用应变计 (S/N) 或千分表 (D/N) 方法设置弯曲后，将指定的系统压力引入试样。

(1) 信噪比测试

每种尺寸至少进行四组试样（试样对）进行弯曲试验，试验结果绘制在半对数图和S/N特性曲线网格上，如图所示6.

第一组试样应承受 35% 极限强度的弯曲应力。 应在施加系统压力之前设置弯曲应力，并应保持该压力直至测试失败或完成。 对于低强度管材（铝），第一组试样应承受极限强度的 30% 的弯曲应力。

如果第一组的失效点在 5,000 到 50,000 次循环之间，则弯曲应力应以 5% 的增量减少。

如果第二组的失效点在 200,000 到 1,000,000 次循环之间，则弯曲应力应以 2% 的增量减少。

在绘制了另外两组数据点之后，对数据的检查将表明最后一组测试的可能压力水平。 应选择这些级别，使 S/N 曲线在最后一个测试集完成或超过 1000 万次弯曲循环时完成。 至少有三套在不到 1000 万次循环时失败。

出现故障后，应检查并记录装配螺母的挠度和扭矩紧度。

(2)挠度/疲劳试验

应遵循与上述相同的基本程序，但挠度设置绘制在失效周期内，如图 7 所示。

总组合应力按式（1）计算：

S——最大轴向总应力；

emax 是测得的最大轴向单位弯曲应变；

E管的弹性模量；

P 内压；

d0管道外径；

di 管内径。

5. SAE ARP 1185B-2013液压管接头及管件挠度试验

试验装置应能对导管、直接头、舱壁接头和其他接头如弯头接头、三通接头的试件进行试验。 旋转弯曲测试设置可以类似于图 9 中所示的设置。也可以使用其他设计设备。 每个旋转弯曲试验机应能够测试一个试样，但也可以一次测试多个试样。

该装置应能够在样品中保持高达 8000 psi 的恒定压力。 液压油可以是系统油，例如 MIL-H-5606、MIL-H-83282，或商用喷气式飞机中使用的磷酸酯油。 图 10 显示了一个典型的加压和自动关闭系统。如果发生故障或电压下降，它应该自动关闭。 如果采购机构有规定，设备应能够在受控恒温下进行测试。 试验设备的尾架应设计成在装配时和试件安装后能够调整其轴心位置，并可作为压力转换连接。 试验设备的旋转主轴箱应有一套低摩擦自定心轴承，设计时应能够在 1500 rpm 至 3600 rpm 的恒定旋转频率下使试样偏转最大 1 英寸。 底座应为刚性结构。

样品应由转接接头（车头端）、一段直管和尾座端的试验接头组成。 典型样品如图 11 所示。管道的尺寸和壁厚应由用户或购买者指定，使用符合 ARP 1258 的弯头和三通作为样品。

图9 旋转弯曲试验示意图

图10 旋转弯曲试验液压系统示意图

图 11 试件结构

试样长度：旋转弯曲试验试样长度L见表6。 根据设计的接头，测量位置如图9或图11所示。

表 6

应力测定：每组试样所需的应变或弯曲应力水平由主轴箱上试样的挠度引起。 应使用应变计和概述的程序来确定各种偏转设置的弯曲应力水平以及弯曲和压缩组合引起的应力。 应始终使用应变计，除非连续使用相同的样本和设备使得千分表设置可以接受。 但是，必须在使用应变计进行测试之前确定千分表的此类设置。 每当使用新的测试设备或测试新的管道或管壁时，都应使用应变计。

偏移量：标准规定，应力大小的变化是由试样偏移量的变化引起的，或者如 ARP 1258 中所述，使用图 9 中 L0 处的千分表。当进行上述资格测试时，或者当挠度图是特别感兴趣的，例如比较钢管和钛管，可以使用 AIR 1418 和 ARP 1258 中规定的挠度设置代替应变计来确定应力。

根据S/N弯曲性能对接头进行分类的方法：

接头/管道组合应根据图 12 所示的特性曲线进行分类，所有 S/N 故障数据点都位于该曲线上方。 创建的特征曲线显示了各种弯曲应力水平下的失效循环数。

图 11 用于表征各种类型管道或接头的 S/N 曲线

挠度/疲劳强度的测定方法：

失效循环数如图 12 所示，显示了各种变形的失效循环数。 （偏移设置可以对应上面使用的弯曲应力大小）

注：绘制挠度图而不是循环应力图可能有助于评估接头的刚度或比较不同管道材料（如耐腐蚀钢和钛）的柔韧性。

测试准备：

仪表、应变计：应变计应安装在每个样本上。 应变计类型和位置应如表 7 所示：

表 7

图 12 D/N 曲线，变形/疲劳测定

注：应变计读数和偏转之间的相关性可能因不同的配件设计而异，例如，少量配件会显示配件有些松动，而焊接接头是刚性的。 比较钛和 CRES 等管道的 S/N 和 D/N 曲线，会发现显着差异，当可以避免这些数据时，将修改图 11 和图 12 以反映实际数据。

位置：旋转弯曲应变片的安装位置应符合图9的要求，并按90°间隔安装。

注：安装两个应变片，相隔180°，安装四个应变片，X、Y轴成对安装，旋转弯曲试验可选配两个应​​变片。

旋转弯曲试验装置，定心：试验前应测量并记录试样的外径和壁厚。 还建议检查试件的直线度，如果不直，则拒绝或至少在管端未对齐的平面上标记样品。

管组件应安装在尾架中，可分离接头应用手拧紧以便后续调整，安装步骤如下：

应测量并记录自由态微应变读数。

主轴箱末端的自调心轴承应大致居中，并插入适配器。 然后应小心拧紧尾座端，以免试样错位。

百分表安装固定在管子驱动侧的一端，一个百分表，最好两个百分表配合使用，紧固过程中应保持试样的对称性。 在中心位置拧紧调节螺栓后，必须检查水平和垂直位置的对称性。 手动转动驱动轴时，每个分表应显示小于 ±0.003 英寸的不对称偏转。

对于带应变测试的样品，应变读数不应超过上述自由状态下微应变的±20。

对于每次检查，主轴可以在其轴承上来回移动。 轴可以自由移动以完全对准样品。

弯曲应力测量：样品按所述归零后，首先应调整主轴以产生比所需弯曲应力值低约 5% 的应变值。 应短暂打开设备并记录动态（即测试模式下每分钟的应变计读数）读数。 该读数应在测试指定值的 ±10 微应变范围内，通常需要进行一些调整。

弯曲挠度测量：如图9所示，用百分表测量挠度。

工作压力：用应变片或千分表法设定挠度后加载静态工作压力。

信噪比测试：

对每个尺寸的两组（试件对）4个试件进行弯曲试验，将试验结果绘制在半对数S/N特性曲线的网格上，如图11所示，

对于高强度（此处定义为抗拉强度超过 100,000 psi）管道，应向第一组试样施加 35,000 psi 的弯曲应力。

对于低强度（铝）管，应在第一组试样上施加 20,000 psi 的弯曲应力。

如果第一组在 5,000 到 50,000 次循环之间失效，则第二组测试的弯曲应力会降低约 10,000 psi。

如果第二组的失效次数在 200,000 到 100 万次循环之间，则第三组的弯曲应力应降低约 2000 psi。

绘制两组数据点后，测试数据将指示第三和第四组测试的可能压力水平。 选择这些应力水平是为了通过完成一组测试或超过 1000 万次弯曲循环来完成 S/N 曲线。 在不到 1000 万次循环中至少有 3 组出现故障。 在某些情况下，可能需要额外的测试集才能获得所需的数据点，即一组失败次数超过 1000 万次，三组失败次数低于 1000 万次。

注：出现故障后，应检查并记录挠度位移和B螺母扭矩。

挠度/疲劳试验

应遵循与上述基本相同的要求，但偏转失效次数除外，如图 12 所示。

最小耐压尺寸的计算方法

需要时，接头应符合 ARP 1258 的最小应力法。在该方法中，每个尺寸需要 6 个样本进行抗应力测试。 所有样品必须经过1000万次疲劳不失效。 由于管缺陷导致的故障可以用新样品替换。

总组合应力：

对于偏移绘图，请使用双幅数值。 在 AIR 1418 中，需要在长度 L 处进行偏移。 可以使用最大量程为 0.25 英寸的试件上的千分表直接测量该挠度，也可以使用公式 3 计算。

6. HB 6442-1990 飞机液压导管和接头弯曲疲劳试验

试样的最大许用弯曲疲劳应力由组合应力 Sf 确定。 组合应力由拉应力 Sp 和弯曲应力 S 组成，即 Sf = S + Sp。

一般根据导管和连接器的抗弯强度设计要求取组合应力。

拉应力Sp由内压产生，其大小与内压和导管内外径有关。 可以使用应变计测量或计算拉伸应力。

若采用测量方法，至少应在导管轴向和轴向贴一个应变片，并采用平面应力-应变公式计算：

弯曲应力是由外部施加到导管的弯曲产生的，由 确定。 图 13 显示了一个典型的应力循环图示。

图 13 典型的交变应力循环

弯曲试件应能承受107次循环。 试验过程中，试件不允许有任何失效，试验应尽可能不间断地进行。

试验装置应能对导管、直接头、舱壁接头和其他接头如弯头接头、三通接头的试件进行试验。 试验装置应能在试件中保持所需的恒定压力。 液压油采用飞机系统用油。 如有特殊规定和要求，试验装置应能在受控的恒温条件下进行试验。 此外，试验装置还可以带有带自动切断装置的加压系统，即当出现故障或压力下降时，切断装置应能自动工作，其原理图如图所示在图 10 中。

图14 自动切断装置加压系统示意图

试件由接头和导管组件组成。 每种规格取6组试件进行弯曲试验。 试验前仔细检查并记录导管的实际直径和壁厚。 建议检查导管的直线度。 如果不直，在导管末端偏离中心的平面上做标记或删除。

试验时应有一套完整的调试、检验和监测仪器，每个试件应附有应变片。 建议使用3×5应变片，贴在尽量靠近最大应力处，必要时根据计算进行修正。

在旋转弯曲试验中，应变片的布置如图13所示，其间的距离为90°，也可以在X轴和Y轴方向成对贴上4个应变片。

弯曲试验推荐采用以下三种方法之一进行：

(1)平面悬臂梁弯曲试验方法

本文只介绍旋转弯曲试验，平面弯曲试验省略。

(2)平面简支梁抗弯试验方法

本文只介绍旋转弯曲试验，平面弯曲试验省略。

(3)旋转弯曲试验法

旋转弯曲试验装置应与图 13 所示类似。试验设备的尾座应设计成能够在装配期间和试件安装后调整其轴位置，并可用作压力转换联系。 试验设备的旋转主轴箱应有一组低摩擦的自定心轴承，并应设计成试样最大偏差为25mm，并能在一定的循环率范围内恒速旋转1500 r/min~3600 r/min。 底座是刚性的。

旋转弯曲试样的长度可按表8选取。

表 8

旋转弯曲试件的长度也可按下式计算：

即给定一定的偏移量X，计算出试件的长度L，或者给定一定的试件长度L，计算出偏移量X。试件长度和偏移量按图15测量。

图15 旋转弯曲试验示意图

试件所需的弯曲应力或应变的大小是由在头架处施加到试件的偏转（即偏转）产生的。

将导管总成安装到测试设备的尾架上，用手拧紧可拆卸接头，然后进行调整。 试片安装调整的具体方法如下：

若采用应变片法，先测量并记录试件装入尾架时自由状态下的微应变读数，然后将自定心轴承粗略对中于头架端部，并将试件转移到街道螺丝插入头架端，然后小心拧紧尾架端接头，以防止试件偏离中心。 拧紧后微应变读数相对于上述自由状态读数的偏差不应大于20微应变。

如果采用计算方法，也可以应用应变片。 在这种情况下，必须通过导管驱动端的一个（最好两个）千分表将试件保持在中心位置。 在这个居中位置焊接接头弯曲试验方法，测试件被转移。 将街道拧入主轴箱末端并拧紧调节螺栓后，必须在水平和垂直位置检查试件的对称性，即在用手转动主轴箱的同时，不对称偏移由每个百分表不应大于0.08mm。

出于检查目的，主轴箱轴可以在其轴承中来回移动，当测试件正确居中时，轴将自由转动。

试件按上述方法调整好后，调整头座端试件的偏移量，使其产生达到规定弯曲应力S所需的力矩，然后引入规定的系统压力P。组合应力Sf可以通过应变片显示在示波器上，也可以根据计算方法用千分表严格控制其偏移量。

以恒定速度开始测试。

3、不同标准的应用领域

各个行业使用的标准不同，认可的标准也不同。 According to the service situation of Zhongliao Testing in the rotating bending test project for many years, the ASTM F1387-2019 standard was first applied in the field of nuclear power. At present, it can almost be said that it is a nuclear power The industry's only recognized and applied standard for joints. Afterwards, the application of this standard was gradually extended from the nuclear power field to the petrochemical field, and it is still the key application standard for joint rotary bending tests in the petrochemical field.

From the perspective of industry application, GB/T 3765-2008 standard has no particularity. Various industries have applied this standard, such as railway locomotives, petrochemical and other industries, but relatively few applications.

GB/T 26143-2010 and ISO 19879:2010 are widely used in the railway locomotive industry. Almost all joints of railway locomotives apply this standard, and the frequency of use is relatively high.

The three standards ISO 7257:2016, SAE ARP 1185B-2013, and HB 6442-1990 are mainly used in the aviation field. Other industries will hardly apply these standards, but they will be used for reference during the test.

[Zhongliao Testing focuses on quality testing and reliability analysis of industrial parts]