[發明專利]一種點接觸式微動疲勞試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201410454125.1
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104181031B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 蔣小松;李俊;蔣佳芯;劉晚霞;李景潤;朱德貴;邵甄胰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 四川力久律師事務所51221
• 代理人: 林輝輪,王蕓

技術領域

本發明涉及一種微動疲勞試驗裝置，特別涉及一種點接觸式微動疲勞試驗裝置及試驗方法。

背景技術

在工程實際中，零構件的損傷往往來源于拉扭復合微動疲勞的作用，因此設計多參數可調的點接觸式微動疲勞裝置研究拉壓、扭轉和拉扭復合微動疲勞零構件的損傷行為，找到模型上危險區域和避免損傷造成的危害是十分必要的。目前，對微動疲勞的研究基本都是以實驗的方式進行的，定性地通過實驗來得出一些規律，從而應用到工程實際中。對于微動疲勞實驗研究，多集中在拉壓微動疲勞和扭轉微動疲勞且多采用實物研究或面接觸的方式進行研究，而拉扭復合微動疲勞模式比較罕見，而實際工況中零構件承受單一的拉壓應力或者扭轉應力的情況卻比較少見。

在微動疲勞實驗研究中，存在著許多形式不一和研究對象不一的微動試驗設備，國際上還沒有統一標準的試驗臺。微動疲勞是微動磨損和疲勞聯合作用的過程,涉及到摩擦磨損、疲勞和腐蝕三種失效形式，影響微動疲勞的主要因素有接觸應力、頻率、位移幅值和應力幅值等；研究微動疲勞必須結合摩擦學理論和疲勞理論，對于微動疲勞實驗研究，多集中在拉壓微動疲勞和扭轉微動疲勞且多采用實物研究或面接觸的方式進行研究，這樣能夠較好運用疲勞理論，而摩擦學理論的運用相對困難,無法對微動磨損中粘著區、滑移區和張開區進行研究。同時拉扭復合微動疲勞模式比較罕見，采用實物研究或者面接觸的方式不能更好的進行理論研究。而現有技術不能較好解決設備的問題，對于微動疲勞理論的深入研究將受到制約。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種在MTS809型拉扭組合電液伺服材料試驗機基礎上設計的點接觸式微動疲勞試驗裝置，能夠使試樣接觸表面產生微幅相對運動并對試樣接觸表面施加法向壓力，形成點接觸的方式以更好使用摩擦學和疲勞斷裂的方式對其進行研究。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種點接觸式微動疲勞試驗裝置，包括與試樣直接接觸的微動橋，環面與試樣軸向垂直的加載環，穿過加載環環壁與微動橋接觸的加載螺栓，和設置在加載環內的裝配框，所述試樣穿過加載環的環面中心，所述微動橋上與試樣的接觸面處設置有凸弧面形的微動橋腳，所述加載環或加載螺栓上設置有應變片并連有應變儀。

作為優選，所述裝配框的一對稱側面中空貫穿，所述中空貫穿腔用來放置微動橋，沿裝配框上下面中心連線開有能讓試樣穿過的孔；通過裝配框來固定微動橋的位置以及微動橋和試樣之間的相對位置；裝配框裝在試樣上，利用中空貫穿腔的一面來放置微動橋，保證兩微動橋在同一平面且受到的接觸應力一致。

作為優選，所述微動橋為長條形方塊，微動橋的數量為兩個，所述微動橋受裝配框固定均勻對稱地壓在試樣的兩邊，每塊微動橋上的凸弧面形的微動橋腳的數量為兩個且均勻布置；兩個微動橋均勻地設置在試樣的兩邊，使試樣兩個方向受力均勻，而呈凸弧面形的微動橋腳，實現微動橋與試樣的點接觸形式，用于研究點接觸式微動疲勞。

作為優選，所述加載環環壁上均布開有四個螺紋孔，螺紋孔的中心線與加載環中心線垂直；四個螺紋孔用于安裝加載螺栓和固定加載環及整個裝置。

作為優選，所述加載螺栓的數量為兩個，加載螺栓穿過加載環環壁上對稱的兩螺紋孔與微動橋接觸；加載螺栓穿過螺紋孔與微動橋接觸，旋轉調節加載螺栓即可改變螺栓對微動橋施加的壓力大小，進而改變微動橋與試樣點接觸應力。

作為優選，所述加載環上與安裝加載螺栓孔對稱的兩孔外設置有固定支持板，所述固定支持板長度方向與試樣軸向垂直，通過螺栓將加載環與固定支持板連接，固定支持板兩端與疲勞試驗機的固定豎直軸固定連接；固定支持板用于將整個點接觸式微動疲勞裝置固定。

作為優選，所述加載螺栓的螺紋段設置在螺栓端部與加載環接觸的部分，螺紋段的長度與加載環、試樣以及微動橋的尺寸相適應；螺紋段的位置和長度根據加載環、試樣和微動橋的具體尺寸確定。

一種點接觸式微動疲勞試驗方法，實驗前對試樣和微動橋橋腳用超聲清洗，將經過超聲清洗的試樣上部夾持在疲勞試驗機的上夾具上，再將下夾具與高精低速轉動臺通過螺紋固定，且下夾具的夾持腔的垂向中心線與高精低速轉動臺旋轉軸對中；將微動橋與試樣緊密接觸，同時給一定的預壓力固定試樣和微動橋的接觸部位，將試樣固定在微動橋的中心位置，裝配裝配框，以固定微動橋的位置，裝配粘貼好應變片并連接好應變儀的加載環和加載螺栓；用下夾具夾持試樣的下部；