圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及材料力學性能測試領域，具體涉及圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具。本發(fā)明的夾具由圓盤、插銷、推桿?傳感器組件、導筒、圓棒試樣夾具組件、支撐平臺組成；工作時，圓盤裝在試驗機上，圓棒試樣夾具組件上下與試驗機緊固，插銷通過螺紋等方式與圓盤連接，支撐平臺之上固定導筒并使橫向推桿?傳感器組件內(nèi)側端部貼準要求的試樣截面，當試驗機以動態(tài)應力Δσ1的方式對圓棒試樣進行軸向加載時，圓盤帶動插銷上下運動，進而推動推桿?傳感器組件橫向左右運動的趨勢，使試樣在承受動態(tài)軸向Δσ1載荷的同時承受多軸動態(tài)Δσ2、Δσ3載荷，根據(jù)試驗機上的加載記錄和所述推桿?傳感器組件的加載記錄，實現(xiàn)圓棒試樣的高周多軸疲勞性能測試。
【專利說明】
圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及材料力學性能測試領域，具體涉及一種圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾 具。
【背景技術】
[0002] 工程結構與元件在疲勞載荷服役條件下通常處于多軸動態(tài)疲勞應力狀態(tài)。材料多 軸疲勞性能，是評價其服役能力和壽命的基礎依據(jù)。
[0003] 既有材料多軸疲勞性能測試，通常采用象MTS 809型的電液伺服多軸(拉壓-扭轉） 疲勞試驗機及薄壁管狀試樣，應用應變控制法進行測試，在管道、壓力容器工業(yè)領域，具有 一定生產(chǎn)及科技意義。但在其它領域，結構及元件在高周、低幅多軸應力狀態(tài)工作，這類測 試，除容易實現(xiàn)的旋轉彎曲（彎扭載荷)材料疲勞試驗，其它基本上限制在實物結構的認證 臺架試驗范疇。迄今沒有廣泛認可的材料高周多軸疲勞試驗測試裝備與方法。
[0004] 本發(fā)明提出一種光滑圓棒試樣高頻多軸疲勞性能測試夾具，利用常規(guī)高頻疲勞試 驗機的軸向動態(tài)載荷產(chǎn)生橫向多軸加載載荷，完成光滑圓棒試樣的高周多軸疲勞性能試 驗。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明解決上述技術問題是提供一種光滑圓棒試樣高周多軸疲勞性能測試夾具， 利用常規(guī)高頻疲勞試驗機的軸向動態(tài)載荷產(chǎn)生橫向多軸加載載荷，實現(xiàn)光滑圓棒試樣的高 周多軸疲勞試驗。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是：圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾 具，所述測試夾具由圓盤1、插銷2、推桿-傳感器組件3、導筒4、圓棒試樣夾具組件5和支撐平 臺6組成;所述圓盤1的圓心處具有通孔，圓盤1的盤面靠近周線處具有4個固定孔，且相鄰固 定孔到圓心連線的夾角為90°;所述插銷2為4個，每個插銷2的一端分別與圓盤1上的一個固 定孔固定連接;所述導筒4為4個，導筒4固定在支撐平臺6上，每個導筒4中具有一個推桿-傳 感器組件3,導筒4的一端還具有開孔;所述支撐平臺6的臺面中心處具有通孔;所述圓棒試 樣夾具組件5的一端穿過圓盤1上的通孔，另一端穿過支撐平臺6上的通孔進行固定;所述推 桿-傳感器組件3的一端連接圓棒試樣夾具組件5,推桿-傳感器組件3的另一端通過導筒4的 開孔與插銷2的另一端連接;所述圓盤1用于在圓棒試樣夾具組件5中的試樣進行軸向加載 時，帶動所述插銷2上下運動；所述插銷2用于在上下運動時推動推桿-傳感器組件3具有橫 向左右運動的趨勢，使圓棒試樣夾具組件5中的試樣的裂紋面沿裂紋擴展方向承受切向動 態(tài)載荷、垂直于裂紋擴展方向承受橫向撕裂載荷;所述推桿-傳感器組件3用于推動并記錄 試樣的信息。
[0007] 本發(fā)明總的技術方案，上述方案中圓盤1裝在試驗機上，試樣夾具組件5上下兩端 與試驗機緊固連接在一起，插銷2通過螺紋等方式與圓盤1緊固連接在一起，支撐平臺6之上 固定所述導筒4使橫向推桿-傳感器組件3貼準要求的圓棒試樣試驗截面，當試驗機以動態(tài) 應力A 〇1的方式對圓棒試樣進行軸向加載時，圓盤1具有帶動所述插銷2上下運動，進而推 動所述推桿-傳感器組件3橫向左右運動的趨勢，使試樣在承受動態(tài)軸向A 載荷的同時承 受動態(tài)A 〇2、A 〇3載荷，根據(jù)試驗機上的加載記錄和推桿-傳感器組件3的加載記錄，實現(xiàn)圓 棒試樣的高周多軸疲勞性能測試。
[0008] 進一步的，所述插銷2另一端為錐角為(!°的圓錐形，所述推桿-傳感器組件3的另一 端為與插銷2另一端圓錐形所匹配的圓錐形斜面，所述圓錐形斜面的角度為a°，所述插銷2 另一端與推桿-傳感器組件3另一端形成滑動連接，以實現(xiàn)將所述插銷2的上下運動轉化為 推桿-傳感器組件3橫向左右運動的趨勢。
[0009] 上述方案的目的是提出一種插銷2與推桿-傳感器組件3能夠實現(xiàn)將插銷2的上下 運動轉化為推桿-傳感器組件3橫向左右運動的結構方式，可以肯定的是，圓錐面與圓錐形 斜面的結構方式具有實現(xiàn)方法簡單，并且具有良好的可調(diào)節(jié)性。
[0010] 進一步的，所述推桿-傳感器組件3具有通過加墊片微調(diào)長度的功能，從而調(diào)節(jié)所 述插銷3圓錐形的圓錐面與所述推桿-傳感器組件3圓錐形斜面端接觸的起始點，從而調(diào)節(jié) 所述插銷2上下位移與所述推桿-傳感器組件3橫向位移的轉換比例，實現(xiàn)變幅加載；同時，4 個推桿-傳感器組件3內(nèi)側端部具有水平面且處于相同高度，相對的2個推桿-傳感器組件3 的內(nèi)側端部具有"剪刀"效應。
[0011] 進一步的，所述支撐平臺6的臺面為水平結構，支撐平臺6臺面的高度具有可調(diào)節(jié) 性。
[0012] 進一步的，所述導筒4與支撐平臺6通過螺栓進行緊固連接，可通過在所述導筒4底 部加減墊片方式微調(diào)高度位置，使所述推桿-傳感器組件3的內(nèi)端對準圓棒試樣的要求加載 位置。
[0013] 本發(fā)明的有益效果:利用常規(guī)高頻疲勞試驗機的軸向動態(tài)載荷，產(chǎn)生橫向多軸加 載動態(tài)載荷，實現(xiàn)光滑圓棒試樣的高周多軸疲勞性能測試。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具的結構示意圖；
[0015] 圖2是本發(fā)明的圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具在進行軸向加載時試樣與推桿-傳感器組件的受力方向示意圖；
[0016] 圖3是本發(fā)明的圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具中試樣夾具組件與推桿-傳感器 組件的連接方式示意圖；
[0017] 圖4是本發(fā)明圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具的實施例。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0019] 如圖2所示，一種光滑圓棒試樣高周多軸疲勞性能測試夾具實例，由圓盤1、插銷2、 推桿-傳感器組件3、導筒4、圓棒試樣夾具組件5、支撐平臺6構成。所述圓盤1的厚度為20_、 直徑為480mm，在直徑420mm的圓上每隔90°開有緊固后述插銷的M30 X 2的螺紋孔;所述插銷 2長度為133mm，上部100mm范圍車削有M30X 2外螺紋與上述圓盤1上的螺紋孔配合并可采用 反向螺帽緊固，下部18mm范圍設計具有a錐角構成圓錐面，以便與具有相同a角度的推桿-傳 感器組件3外端圓錐斜面配合;所述推桿-傳感器組件3長度210mm，外徑50mm，傳感器可采用 墊片微調(diào)長度;所述導筒4外形基礎長度218mm、高-寬為80mm X 80mm，內(nèi)炭直徑為50mm導向 支撐為所述推桿-傳感器組件3導向；所述圓棒試樣夾具組件5可夾持試驗截面為(p:8~1〇的 圓棒試樣;所述支撐平臺6由厚度20mm、直徑440mm的圓盤及高度為203mm支架組成。實施中 可選擇不同的a錐角，制造多個插銷2以及與其配對的推桿-傳感器組件3外端。工作時，所述 圓盤1、試樣夾具組件5上下與試驗機緊固連接在一起，所述具有a錐角的插銷2通過螺紋與 圓盤1緊固連接在一起，所述支撐平臺6之上固定導筒4使外側具有a圓錐斜角的橫向推桿-傳感器組件3內(nèi)側端部緊貼要求的試樣試驗截面，經(jīng)過調(diào)試，標定開啟試驗機及推桿-傳感 器組件3中的傳感器信息采集系統(tǒng)，可實現(xiàn)利用常規(guī)高頻疲勞試驗機軸向動態(tài)載荷，產(chǎn)生橫 向多軸加載動態(tài)載荷，完成光滑圓棒試樣的高周多軸疲勞性能測試的功能。
【主權項】
1. 圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具，所述測試夾具由圓盤（I)、插銷（2)、推桿-傳感器 組件(3)、導筒(4)、圓棒試樣夾具組件(5)和支撐平臺（6)組成;所述圓盤（1)的圓心處具有 通孔，圓盤（1)的盤面靠近周線處具有4個固定孔，且相鄰固定孔到圓心連線的夾角為90°; 所述插銷(2)為4個，每個插銷(2)的一端分別與圓盤（1)上的一個固定孔固定連接;所述導 筒（4)為4個，導筒(4)固定在支撐平臺（6)上，每個導筒（4)中具有一個推桿-傳感器組件 (3)，導筒(4)的一端還具有開孔;所述支撐平臺（6)的臺面中心處具有通孔;所述圓棒試樣 夾具組件(5)的一端穿過圓盤（1)上的通孔，另一端穿過支撐平臺（6)上的通孔進行固定;所 述推桿-傳感器組件(3)的一端連接圓棒試樣夾具組件(5)，推桿-傳感器組件(3)的另一端 通過導筒(4)的開孔與插銷(2)的另一端連接;所述圓盤(1)用于在圓棒試樣夾具組件(5)中 的試樣進行軸向加載時，帶動所述插銷（2)上下運動;所述插銷（2)用于在上下運動時推動 推桿-傳感器組件(3)具有橫向左右運動的趨勢，使圓棒試樣夾具組件(5)中的試樣的裂紋 面沿裂紋擴展方向承受切向動態(tài)載荷、垂直于裂紋擴展方向承受橫向撕裂載荷;所述推桿-傳感器組件(3)用于推動并記錄試樣的信息。2. 如權利要求1所述的圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具，其特征在于，所述插銷（2)另 一端為錐角為α°的圓錐形，所述推桿-傳感器組件(3)的另一端為與插銷(2)另一端圓錐形 所匹配的圓錐形斜面，所述圓錐形斜面的角度為α°，所述插銷(2)另一端與推桿-傳感器組 件(3)另一端形成滑動連接，以實現(xiàn)將所述插銷(2)的上下運動轉化為推桿-傳感器組件(3) 橫向左右運動的趨勢。3. 如權利要求2所述的圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具，其特征在于，所述推桿-傳感 器組件(3)具有通過加墊片微調(diào)長度的功能，從而調(diào)節(jié)所述插銷(3)圓錐形的圓錐面與所述 推桿-傳感器組件(3)圓錐形斜面端接觸的起始點，從而調(diào)節(jié)所述插銷（2)上下位移與所述 推桿-傳感器組件(3)橫向位移的轉換比例，實現(xiàn)變幅加載；同時，4個推桿-傳感器組件(3) 內(nèi)側端部具有水平面且處于相同高度，相對的2個推桿-傳感器組件(3)的內(nèi)側端部具有"剪 刀"效應。4. 如權利要求3所述的圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具，其特征在于，所述支撐平臺 (6)的臺面為水平結構，支撐平臺（6)臺面的高度具有可調(diào)節(jié)性。5. 如權利要求4所述的圓棒試樣多軸疲勞性能測試夾具，其特征在于，所述導筒(4)與 支撐平臺（6)通過螺栓進行緊固連接，可通過在所述導筒(4)底部加減墊片方式微調(diào)高度位 置，使所述推桿-傳感器組件(3)的內(nèi)端對準圓棒試樣的要求加載位置。
【文檔編號】G01N3/04GK105928783SQ201610489510
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】趙永翔, 陳旭, 方修洋, 石曉輝, 何華武
【申請人】西南交通大學