[發明專利]高周疲勞試驗機的多軸疲勞試驗夾具

有效

• 申請號: 201510460569.0
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN105021452B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 戴光澤;朱振宇;張青松
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04
• 代理公司: 成都博通專利事務所51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本發明涉及一種高周疲勞試驗機的疲勞試驗夾具，具體涉及一種高周疲勞試驗機的多軸疲勞試驗夾具，屬于機械、材料等技術領域。

技術背景

現代工程中很多零件和構件都是在循環載荷下工作的，如曲軸、連桿、葉片、鐵路橋梁、車輪、核反應堆及發電設備等，其失效形式主要是疲勞斷裂。為便于分析研究，按破壞循環次數的高低將疲勞分為兩類，低周疲勞和高周疲勞。作用于零件、構件的應力水平較高，破壞循環次數一般低于10⁴～10⁵的疲勞稱為低周疲勞；相反，作用于零件、構件的應力水平較低，破壞循環次數一般高于10⁴～10⁵的疲勞即高周疲勞。高周疲勞斷裂通常是突然發生，而且無論脆性或者韌性材料，都不會發生明顯的宏觀塑性變形，因此往往導致災難性的后果。值得注意的是，現在很多工程構件與動力機械在服役過程中已不再是低周疲勞，而更多的是高周疲勞，甚至是超高周疲勞。已有許多研究成果顯示，材料在10⁷周次以上的超高周疲勞階段仍然可能發生疲勞斷裂。這些年來，國內外研究學者也逐漸加大和深化對高周疲勞的研究。

在實驗室階段，對材料高周疲勞的研究大都停留在單軸應力水平；而在實際應用中，材料服役呈現高周循環載荷且多軸應力水平的特點。因高周疲勞試驗機的控制系統主要有“線性掃頻幅度控制系統”和“PWM脈寬調制型控制系統”兩類，無論哪一類控制系統，都是基于系統共振原理進行工作的，很難實現多軸的應力狀態。只有極少數專為高周疲勞的多軸應力研究而設計的昂貴的疲勞試驗機設備。因此，如何在現有的單軸高周疲勞試驗機上，對試樣進行多軸疲勞試驗，是一個研究的熱點。

專利200610112809.9公開了一種十字型電焊試樣多向疲勞加載夾具裝置，實現對十字型點焊試樣進行多向循環加載疲勞測試的夾具，但是該專利對試樣的要求有較大局限，非標準試樣，且只能實現拉-剪循環多向疲勞測試。因此，如何在單軸高周疲勞試驗機上實現對標準試樣的拉-剪、壓-剪、拉壓-剪切等多軸疲勞試驗，是一個亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種高周疲勞試驗機的多軸疲勞試驗夾具。該多軸疲勞試驗夾具與高周疲勞試驗機配合試用，可以使金屬等壁厚管材和實心螺紋夾持棒材等試樣處于拉-剪、壓-剪、拉壓-剪切等多軸疲勞應力條件下，對試樣的高周、多軸的疲勞特性進行研究。同時，該夾具還具有結構簡單，易于加工，加持性能強，定位精度高，成本低等優點。

本發明實現其發明目的所采取的技術方案是：一種高周疲勞試驗機的多軸疲勞試驗夾具，包括相對的兩個夾具體，每一夾具體后部的夾持端均與疲勞試驗機的夾頭相連，所述夾具體后部的夾持端由引伸主軸和套合于所述引伸主軸外面的引伸套筒組成，引伸套筒的后部設有用于與疲勞試驗機夾頭的法蘭盤固定和鎖緊的凸臺和限位腳臺，其特征在于：所述引伸套筒的前端內部設有內螺紋，該內螺紋與弧形夾具后端的連接軸后部的外螺紋配合；弧形夾具前端的內凹面設有與垂直方向呈不同角度的多個鎖緊裝置，所述鎖緊裝置的具體結構是：

弧形夾具的內凹面上設有帶盲孔的凸臺，傳導墊塊置于盲孔內，試樣連接塊蓋住傳導墊塊，試樣連接塊的限位齒與凸臺臺面上的限位槽配合，且限位槽的側邊與引伸主軸軸線平行；凸臺的周圍開有與鎖緊蓋側壁適配的環形凹槽，鎖緊蓋蓋住試樣連接塊，且鎖緊蓋通過內螺紋螺紋連接在凸臺的外螺紋上；且鎖緊蓋上開有穿過試樣的通孔，試樣連接塊上設有與試樣端部外螺紋適配的內螺紋通孔。

本發明的使用方法是：

A、分別將兩個夾具體的引伸套筒套合于引伸主軸上，并將兩個夾具體的引申套筒后部的限位腳臺分別卡入疲勞試驗機上夾頭和下夾頭的底座上，隨后將疲勞試驗機上夾頭和下夾頭的法蘭盤分別套在兩個夾具體的引申套筒的凸臺上。這樣，就初步將夾具體的夾持端與疲勞試驗機的上下夾頭固定。

B、將弧形夾具的連接軸擰入引伸套筒，并完全穿透引伸套筒的內螺紋部分2～5mm，使連接軸與引伸主軸壓力接觸；在擰入過程中，需保持兩個弧形夾具位置相互對稱，保證兩個弧形夾具的內凹面上與垂直方向呈相同角度的鎖緊裝置相對。

C、根據多向加載的角度，選擇弧形夾具的相應位向(與垂直方向的角度)的鎖緊裝置。