[發明專利]復雜載荷下的反復彎曲試驗設備及方法

有效

• 申請號: 200910084503.0
• 申請日: 2009-05-18
• 公開（公告）號: CN101561380A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 張永強;劉興全;章軍
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: G01N3/34
• 分類號: G01N3/34
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于檢測技術領域，特別是涉及一種復雜載荷下的反復彎曲試驗設備及方法，通過帶狀試樣在復雜載荷下的反復彎曲試驗，進行材料在復雜載荷下反復彎曲性能的測試。

背景技術

反復彎曲試驗是評價薄板或者薄帶反復彎曲條件下塑性變形能力的一種重要方法。

如圖1所示，傳統的反復彎曲試驗多是采用將試樣61的一端固定，其余部分穿入搖臂83上的突起82中，其中搖臂83固定在工作臺上并可繞固定軸旋轉，試驗過程中轉動搖臂83使試樣61繞規定半徑的支座81彎曲，再沿相反方向轉動搖臂83的反復彎曲試驗方法，該方法可測定材料反復彎曲過程中的塑性變形能力。

上述方法的不足在于其僅能測試材料在自由狀態下的彎曲性能。工程中材料常常是在復雜載荷情況下進行的反復彎曲，如在恒定或者周期載荷形式下進行的反復彎曲。而在載荷作用下，材料的反復彎曲性能會發生很大的變化。

為測試材料在載荷情況下的雙向彎曲性能，近來一些方法試圖在試樣兩端進行加載，例如申請號為200720074944.9的實用新型專利描述了一種帶鋼彎曲試驗裝置，其通過重力和彈簧力的共同作用，實現載荷下帶鋼的反復彎曲試驗。

上述方法的不足在于當鋼帶在活動輥的作用下發生彎曲時，由于受到張力作用彈簧的長度會發生變化，彎曲過程中加載載荷的變化受到彈簧胡克定律的限制，即加載方式單一且彎曲加載與拉伸加載相互干擾。其次，上述方法通過兩對固定輥夾持鋼帶，在雙向彎曲試驗過程中，夾持部分同時也在發生彎折，材料的破壞有可能發生在夾持部分，而造成試驗結果失效。

此外，現有彎曲試驗設備中都配套有不同曲率半徑的彎曲模(例如傳統方法中的支座81或申請號為200720074944.9實用新型專利中不同直徑的活動輥3)。為測定不同彎曲半徑下的性能，必須根據需要更換彎曲模。成套的彎曲模會增加設備成本，同時試驗中換模會增加試驗時間和復雜性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復雜載荷下的反復彎曲試驗設備及方法，克服上述不足，使得反復彎曲試驗能夠模擬材料在工程實際情況下進行反復彎曲的狀態。實現了：1)拉伸載荷和彎曲載荷可以獨立可控的進行加載；2)拉伸載荷不受彎曲過程影響；3)材料的破壞發生在目標區域；4)開發能滿足不同試驗需求的彎曲模，節省成本和試驗時間并簡化試驗。

本發明的設備包括：支撐系統，作為系統框架；拉伸加載系統，具有兩個夾緊裝置，通過將試樣的兩端分別固定到所述夾緊裝置而對試樣進行拉伸加載；彎曲加載系統，具有彎曲輥，試樣通過彎曲輥形成的“S”形彎曲通道，以實現對試樣進行彎曲加載且不改變施加到試樣兩端的拉伸載荷；調整系統，用來調整彎曲輥之間的距離；和控制系統，拉伸加載系統和彎曲加載系統分別與控制系統連接并被其控制，以使得拉伸加載和彎曲加載過程獨立可控，其中，彎曲加載系統對固定于拉伸加載系統的試樣的目標區域進行反復彎曲，以使得拉伸和彎曲同時加載且斷裂破壞發生在目標區域內。

優選地，彎曲加載系統還包括彎曲工作臺、彎曲工作臺絲杠、連接裝置和滑槽，工作臺沿絲杠運動，以使得試樣沿“S”形通道移動來實現反復彎曲。

優選地，夾緊裝置中的至少一個在控制系統作用下施加拉伸載荷。

優選地，調整系統包括調整桿、調整裝置和固定裝置，通過調整裝置改變在滑槽內且與連接裝置相連的彎曲輥之間的距離，使得試樣不在夾緊裝置處發生彎折，而僅在經過彎曲輥時發生彎曲。

優選地，所述設備具有至少兩個彎曲輥。

優選地，支撐系統包括橫梁和立柱，該立柱作為彎曲工作臺運動的導向裝置。

優選地，控制系統包括彎曲電機傳動裝置、彎曲電機、拉伸執行機構、控制器。

優選地，彎曲輥具有圓形橫截面。

優選地，彎曲輥具有凸輪狀截面，凸輪狀截面被設計有多種曲率半徑的圓弧，其角度可調，以使得試樣在不同彎曲半徑下發生反復彎曲，凸輪狀彎曲輥角度通過鎖緊裝置定位確定。

本發明的另一目的是提供一種通過上述彎曲設備來進行模擬材料在復雜載荷下發生反復彎曲的試驗方法，其包括以下步驟：

(1)試樣制備：將被測材料加工成帶狀試樣，試樣制備過程需確保被測試部分位于試樣的目標區域，即試樣的中部；

(2)選取彎曲輥半徑：根據試驗需要，確定合適的彎曲半徑，選取相應的彎曲輥，其中所選取的彎曲輥半徑可以是相同的，也可以是不同的；

(3)彎曲輥定位：將第一彎曲輥、第二彎曲輥安裝在彎曲工作臺的滑槽中，通過連接裝置和調整裝置調整兩個彎曲輥之間的距離，使得試樣兩端位于鄰近夾緊裝置的軸線上；