[發(fā)明專利]一種材料剪切疲勞性能測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810066810.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110031344A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李閣平;袁福森;劉承澤;韓福洲;張英東;顧恒飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): G01N3/32
• 分類號(hào): G01N3/32;G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 沈陽(yáng)晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 樊南星

一種材料剪切疲勞性能測(cè)試方法，使用專門的剪切疲勞裝置，剪切疲勞裝置所用材料的硬度不低于500HV；首先裝配剪切疲勞裝置和樣品，使得上活動(dòng)剪切刃(6)、下活動(dòng)剪切刃A(7)和下活動(dòng)剪切刃B(8)均與樣品緊密貼合；保證樣品與剪切疲勞裝置構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)，使得受到交變剪切力作用的截面保持不變；最后將裝好樣品的剪切疲勞裝置固定在疲勞試驗(yàn)機(jī)上，設(shè)定載荷與頻率，進(jìn)行剪切疲勞實(shí)驗(yàn)，可以得出材料在指定應(yīng)力下的剪切疲勞壽命。本發(fā)明突破現(xiàn)有材料剪切疲勞性能測(cè)試方法的瓶頸，裝置簡(jiǎn)單，易操作，成本低，適用范圍廣，技術(shù)效果優(yōu)良；在此基礎(chǔ)上還可以拓展得到更多的延伸應(yīng)用。本發(fā)明具有可預(yù)期的較為巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料剪切疲勞性能測(cè)試的技術(shù)方案設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種材料剪切疲勞性能測(cè)試方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，在材料科學(xué)尤其是金屬構(gòu)架的工程應(yīng)用領(lǐng)域，“剪切疲勞”是指構(gòu)件受到交變的剪切力的作用而產(chǎn)生的疲勞損壞。在實(shí)際工況中，螺栓、焊點(diǎn)、齒輪、鉚釘和鏈接鍵等很多構(gòu)件都會(huì)受到交變的剪切力的作用，測(cè)定這些構(gòu)件的剪切疲勞性能，能對(duì)工程實(shí)際給出實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試實(shí)踐中，針對(duì)材料的剪切疲勞性能測(cè)試方法非常有限，且相關(guān)方法的適用對(duì)象通常都較為單一，不具有普適性；而且對(duì)于一般材料的剪切疲勞性能測(cè)定還沒(méi)有行之有效的方法。對(duì)于通常的軸向拉伸和軸向壓縮疲勞，樣品兩端會(huì)設(shè)置螺紋或者試驗(yàn)機(jī)可以直接夾持樣品，使得樣品和試驗(yàn)機(jī)構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，這樣便于在施加交變載荷時(shí)，避免出現(xiàn)常見(jiàn)的空行程階段從而避免實(shí)驗(yàn)的誤差。

但是上述說(shuō)法基本只限于理論存在；因?yàn)閷?duì)于材料的剪切疲勞測(cè)定而言，樣品很難與試驗(yàn)機(jī)構(gòu)成一個(gè)整體。關(guān)鍵問(wèn)題就是在樣品與試驗(yàn)機(jī)或?qū)嶒?yàn)裝置之間存在間隙，這必然使得在交變載荷的作用下，不斷會(huì)有空行程的出現(xiàn)，造成交變載荷的施加與實(shí)際值不符，這也是材料剪切疲勞性能測(cè)試的一個(gè)瓶頸。由于樣品與試驗(yàn)機(jī)或試驗(yàn)裝置之間有間隙，在交變載荷的加載過(guò)程中，受到剪切力作用的截面也會(huì)實(shí)時(shí)變化，進(jìn)而只能得出偏差很大的疲勞壽命。現(xiàn)有技術(shù)中，名為“一種螺栓剪切疲勞試驗(yàn)夾具裝置”，公開(kāi)號(hào)為CN202582991U的中國(guó)專利申請(qǐng)文件披露了一種可用裝置，其中：由于樣品本身就是螺栓，可以固定于螺紋孔內(nèi)，使得被檢測(cè)樣品與試驗(yàn)裝置形成一體化結(jié)構(gòu)，這有效地避免了間隙的存在。但是這種裝置存在很大局限性，其只適用于螺栓結(jié)構(gòu)的樣品，而且，由于螺栓表面存在螺紋結(jié)構(gòu)，必然引入了缺口，導(dǎo)致受力時(shí)會(huì)形成應(yīng)力集中，造成樣品的早期斷裂，因此這種螺紋的樣品無(wú)法推廣到其他更具一般性的工況。

實(shí)際工程中，需要一種簡(jiǎn)單而且行之有效的方法來(lái)測(cè)定材料的剪切疲勞性能，但是目前還沒(méi)有可行的方法，因此，人們迫切希望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的適用于材料剪切疲勞性能的測(cè)試方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良且適用于材料剪切疲勞性能的測(cè)試方法。以便能很好地解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，能實(shí)現(xiàn)真實(shí)地測(cè)定材料的剪切疲勞性能。

本發(fā)明一種材料剪切疲勞性能測(cè)試方法，其特征在于：使用專門的剪切疲勞裝置用于材料剪切疲勞性能測(cè)試；剪切疲勞裝置所用材料的硬度要求不低于500HV；也就是在交變的剪切載荷加載的過(guò)程中，剪切裝置是剛性的，沒(méi)有宏觀彈性變形；

剪切疲勞裝置的整體結(jié)構(gòu)如下：其中間部分是大圓柱體結(jié)構(gòu)，兩端為小圓柱A10和小圓柱B11，小圓柱A10和小圓柱B11是疲勞裝置的試驗(yàn)機(jī)夾持端；共同構(gòu)成同軸的整體結(jié)構(gòu)；其中：整體結(jié)構(gòu)的剪切疲勞裝置又分為兩部分：上剪切偶1、下剪切偶2；上剪切偶1、下剪切偶2二者為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)且以中心對(duì)稱的形式結(jié)合成一個(gè)整體布置在一起；二者之間的結(jié)合面為平行于大圓柱軸向的截面；樣品槽9布置在大圓柱沿高度方向的中心位置處其同時(shí)還垂直于大圓柱的軸向且是一個(gè)貫穿大圓柱直徑的通槽結(jié)構(gòu)；