[發明專利]一種四點彎試樣疲勞裂紋萌生加載裝置

在審

• 申請號: 201811283703.4
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109443959A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 陳凱;汪家梅;蘇豪展;杜東海;張樂福
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/02
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種四點彎試樣疲勞裂紋萌生加載裝置，涉及金屬材料的疲勞裂紋萌生測試領域，包括加載框、第一陶瓷棒、第二陶瓷棒、第三陶瓷棒、第四陶瓷棒、第五陶瓷棒、加載底座和四點彎試樣；其中，加載底座設第一開槽、第二開槽，第一陶瓷棒、第二陶瓷棒分別放入第一開槽、第二開槽內部，四點彎試樣置于第一陶瓷棒、第二陶瓷棒上，四點彎試樣上部設加載框，四點彎試樣與加載框通過第三陶瓷棒、第四陶瓷棒連接。本發明實現了四點彎試樣的疲勞動態加載，使四點彎試樣表面受力均勻且在動態疲勞加載過程中不發生滑動，有效預防腐蝕介質中電偶腐蝕對裂紋萌生的影響，滿足長時間疲勞裂紋萌生實驗要求。

技術領域

本發明涉及金屬材料的疲勞裂紋萌生測試領域，尤其涉及一種四點彎試樣疲勞裂紋萌生加載裝置。

背景技術

疲勞裂紋萌生是材料在低于屈服強度的交變動態載荷的作用下，經過一段時間后在材料表面萌生出裂紋，繼而發生疲勞失效。疲勞裂紋萌生時間與外加載荷的大小、頻率、載荷比有關。此外，在腐蝕環境中，材料的疲勞裂紋萌生還受到腐蝕介質的影響，其疲勞裂紋萌生時間和裂紋萌生載荷門檻值會因為腐蝕的作用而顯著降低。因此，研究材料的疲勞裂紋萌生行為，對于結構部件的抗疲勞設計具有重要意義。

傳統的疲勞裂紋萌生測試主要采用棒狀拉伸方法，即采用圓棒狀試樣作為研究對象，在試樣兩端通過夾具固定并加載，同時監測試樣中間標距段部位的裂紋萌生情況。該方法可以通過應力/應變控制的加載方式，獲得材料在不同外加載荷下的疲勞壽命。但是，該加載方式對試樣的對中性要求極高，一旦試樣兩端的加載方向不在同一直線上時，試樣中間標距段部位就會出現徑向的力矩，從而導致試樣在在標距段徑向出現變形，嚴重影響疲勞實驗結果。目前比較成熟的三點彎、四點彎加載方式主要采用平板狀試樣，可以避開試樣對中性的問題。但是大多數的三點彎、四點彎加載設計采用的是螺栓擰緊加載方式，通過測量試樣表面的變形量來控制載荷大小，無法施加動態的疲勞交變載荷。此外，目前大部分的三點彎、四點彎加載方式缺少試樣與夾具之間的絕緣，因此在腐蝕介質中不可避免的會發生電偶腐蝕，從而影響實驗結果。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種四點彎試樣疲勞裂紋萌生加載裝置，用以開展疲勞裂紋萌生實驗，實現試樣標距段部位的疲勞動態加載，使試樣標距段表面受力均勻，確保試樣在動態疲勞加載過程中不發生滑動，有效預防腐蝕介質中電偶腐蝕對裂紋萌生的影響，滿足長時間的疲勞裂紋萌生實驗要求。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何實現試樣標距段部位的疲勞動態加載，使試樣標距段表面受均勻的交變應力，確保試樣在交變疲勞載荷的作用下不發生滑動或彈出，避免試樣與夾具之間的電偶腐蝕對疲勞裂紋萌生的影響，保證實驗的穩定性及結果的準確性。

為實現上述目的，本發明提供了一種四點彎試樣疲勞裂紋萌生加載裝置，包括加載框、第一陶瓷棒、第二陶瓷棒、第三陶瓷棒、第四陶瓷棒、第五陶瓷棒、加載底座和四點彎試樣，其中，所述加載底座設第一開槽、第二開槽，所述第一陶瓷棒、第二陶瓷棒分別放入所述第一開槽、第二開槽內部，所述四點彎試樣置于所述第一陶瓷棒、第二陶瓷棒上，所述四點彎試樣上部設所述加載框，所述四點彎試樣與所述加載框通過所述第三陶瓷棒、第四陶瓷棒連接。

進一步地，所述加載底座的第一開槽、第二開槽設于所述加載底座左右兩側，槽寬9mm。

進一步地，所述第一陶瓷棒、第二陶瓷棒、第三陶瓷棒、第四陶瓷棒、第五陶瓷棒的直徑均為8mm。

進一步地，所述四點彎試樣兩端設有第一圓弧過渡槽、第二圓弧過渡槽，所述四點彎試樣與所述第一陶瓷棒、第二陶瓷棒通過所述第一圓弧過渡槽、第二圓弧過渡槽緊密接觸，有效避免所述四點彎試樣在加載過程中發生偏轉和滑移。

進一步地，所述加載框底部兩端設有直徑8mm的第一半圓孔、第二半圓孔，所述第三陶瓷棒、第四陶瓷棒分別放入所述第一半圓孔、第二半圓孔中。