[發(fā)明專利]一種帶有軸向拉伸功能的三點彎曲振動疲勞裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810365054.6
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108362554A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程禮;陳煊;陳超;李全通;劉景元;魯凱舉;許煜;梁濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/32;G01N3/08
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

為克服現(xiàn)有技術(shù)中只能對疲勞試件進行無軸向拉伸的三點彎曲振動疲勞加載的不足，本發(fā)明提出了一種帶有軸向拉伸功能的三點彎曲振動疲勞裝置。該三點彎曲振動疲勞裝置的應(yīng)用可有效地實現(xiàn)不同拉伸應(yīng)力條件下的三點彎曲振動疲勞實驗。裝置包括支座以及兩個位于支座一側(cè)面且用于給試件提供支撐點的支撐塊，位于兩個支撐塊外側(cè)的兩端設(shè)置有用于將試件的兩端平穩(wěn)的夾持在支座上方的夾持組件，所述夾持組件背離支撐塊的一端設(shè)置有用于帶動夾持組件相對于支座沿試件軸向移動的驅(qū)動組件，所述支座用于支撐支撐塊的側(cè)面上設(shè)置有用于對夾持組件起導(dǎo)向作用的限位組件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)材料疲勞壽命測試領(lǐng)域，具體是一種帶有軸向拉伸功能的三點彎曲振動疲勞裝置。

背景技術(shù)

疲勞失效是在交變載荷下結(jié)構(gòu)件的主要失效，如曲軸、齒輪、連桿、彈簧、螺栓等構(gòu)件以及壓力容器、車輛、飛機、海洋平臺、焊接鋼橋等結(jié)構(gòu)的主要失效形式都是疲勞破壞。疲勞破壞導(dǎo)致的工程構(gòu)件失效事故占總事故比例的80％。由于疲勞斷裂發(fā)生突然，并導(dǎo)致災(zāi)難性的事故，因此，材料疲勞破壞問題一直是國內(nèi)外學(xué)者和工程界研究和關(guān)心的課題。

在航空航天、汽車、鐵路、機械等工業(yè)領(lǐng)域，一些結(jié)構(gòu)零部件在工作過程中不僅僅承受著彎曲及振動彎曲載荷的作用，由于兩端存在約束，其往往還承受著軸向拉伸載荷的作用，尤其是當(dāng)該零部件處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，由于離心載荷的作用，其軸向拉伸載荷的影響更加不可忽視。在這種情況下，該零部件的實際工況與試驗中僅采用兩端自由的三點彎曲測試方法所得的結(jié)論相差較大，尤其是當(dāng)零部件處于振動狀態(tài)時，兩端的拉應(yīng)力會對其共振頻率產(chǎn)生一定影響，進而影響到其疲勞壽命。

現(xiàn)有的三點彎曲振動疲勞裝置主要是由支座以及支撐塊組成，通過支撐塊提供兩支點，將試件置于其上，然后通過壓頭于試件中部進行三點彎曲靜力徑向加載，或通過振動頭對試件施加振動，形成對試件的循環(huán)徑向加載。但由于現(xiàn)有的三點彎曲支承裝置沒有能夠?qū)崿F(xiàn)兩端的約束與拉伸加載，致使由該裝置收集到的三點彎曲試驗的測量值誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中只能對疲勞試件進行無軸向拉伸的三點彎曲振動疲勞加載的不足，本發(fā)明提出了一種帶有軸向拉伸功能的三點彎曲振動疲勞裝置。該三點彎曲振動疲勞裝置的應(yīng)用可有效地實現(xiàn)不同拉伸應(yīng)力條件下的三點彎曲振動疲勞實驗。

一種帶有軸向拉伸功能的三點彎曲振動疲勞裝置，包括支座以及兩個位于支座一側(cè)面且用于給試件提供支撐點的支撐塊，位于兩個支撐塊外側(cè)的兩端設(shè)置有用于將試件的兩端平穩(wěn)的夾持在支座上方的夾持組件，所述夾持組件背離支撐塊的一端設(shè)置有用于帶動夾持組件相對于支座沿試件軸向移動的驅(qū)動組件，所述支座用于支撐支撐塊的側(cè)面上設(shè)置有用于對夾持組件起導(dǎo)向作用的限位組件。

所述夾持組件包括上夾具、下夾具以及貫穿上夾具的上下表面并與下夾具螺紋連接且用于將試件夾固在上夾具和下夾具之間的緊固螺釘。

所述下夾具整體呈L型，兩個下夾具的相互對應(yīng)的內(nèi)側(cè)豎直開設(shè)有燕尾滑槽，兩個上夾具分別通過燕尾滑槽與鄰近的下夾具滑移連接。

所述支座為長方體的框體結(jié)構(gòu)，所述限位組件為貫穿支座側(cè)壁且形狀為條型的通孔。

所述通孔兩端設(shè)置有與支座固定連接的側(cè)耳，所述驅(qū)動組件包括貫穿一側(cè)耳且與一夾持組件螺紋連接的固定螺桿、貫穿另一側(cè)耳且與另一夾持組件固定連接的加力螺桿以及位于側(cè)耳外側(cè)且與加力螺桿螺紋連接的螺母。

所述加力螺桿遠(yuǎn)離夾持組件的一端進行平面切削加工。

所述固定螺桿遠(yuǎn)離下夾具的一端固定設(shè)置有與側(cè)耳平行的壓力板。在壓力板和靠近壓力板的側(cè)耳之間設(shè)置有兩個分別位于固定螺桿的兩側(cè)且與該側(cè)耳固定連接的力傳感器。

兩個支撐塊的一端分別插入通孔里，并通過通孔與支座滑移連接。

所述支座的一側(cè)設(shè)置有與支座螺紋連接的頂桿，頂桿一端穿過支座一側(cè)壁插入通孔里，并將支撐塊固定在支座上。