李 凯, 蒋桥红, 王 飞

(上海材料研究所, 上海 200437)

工程领域将材料经1×107循环周次交变载荷作用而不发生破坏对应的应力称为材料的疲劳强度。测试金属材料疲劳强度的最佳方法是升降法，又叫台阶法[1-2]。升降法属于序贯试验的一种，升降是指在试验中第n+1次试验应力水平根据第n次的试验结果增加或降低一个台阶。升降法最早于1943年由宾夕法尼亚炸药所应用于炸药的感度测量。1948年DIXON W J和MOOD A M[3]给出了升降法中一个用于计算疲劳强度均值μ与标准偏差σ的简化式，并指出升降法可以作为一种估计50%分位数的数理统计方法，在多个领域都有很大的应用前景。

1 试验方法

1.1 升降法

在一定应力水平下试样经过1×107循环而不发生破坏，则认为试样在该应力水平下有无限的寿命，该应力水平称为试样的疲劳强度。升降法测试金属材料疲劳强度的流程如图1所示。

图1 升降法测试疲劳强度流程图Fig.1 Flow sheet of fatigue strength measurement byup-and-down method

以材料预估疲劳强度的5%作为应力台阶d，以材料抗拉强度的70%作为初始应力水平y0。首先在y0下进行试验，若该应力水平下试样疲劳寿命低于1×107循环周次，则下一个试样在应力水平y0-d下进行，反之下一个试样应力水平为y0+d。后续试样应力水平都由前一个试样寿命是否超过1×107循环周次来确定。如果第n个试样寿命低于1×107循环周次发生破坏，则第n+1个试样则降低一级应力水平，否则增加一个应力水平，直到试验结束。升降法以第一次发生在相邻应力水平试样出现相反结果开始统计数据，可以避免初始应力水平选取不当对试验结果产生影响。……