[實用新型]一種用于陶瓷基復合材料拉-拉疲勞測試的夾具

有效

• 申請號: 201822078015.6
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN209927638U
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 張冰玉;邱海鵬;陳明偉;謝巍杰;劉善華;王嶺;萬德田
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司基礎技術研究院
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/08;G01N3/04
• 代理公司: 11008 中國航空專利中心
• 代理人: 李建英

本實用新型涉及一種用于陶瓷基復合材料拉?拉疲勞測試的夾具。夾具包括兩部分，兩部分結構相同，每個部分設有主夾頭和副夾頭；主夾頭和副夾頭均為圓柱形，副夾頭設有楔形槽，楔形槽一端開口，一端閉口，楔形槽的開口位于副夾頭的端面，楔形槽的長度和寬度與測試樣件的長度和寬度相對應，楔形槽的深度與副夾頭的半徑相同。本實用新型首次提出了一種用于陶瓷基復合材料拉?拉疲勞測試的夾具。利用該夾具進行高溫拉?拉疲勞性能的測試能夠大大降低成本，樣品兩端與夾具連接，夾具與試驗機夾具相連接，降低了材料的制備成本、工藝成本和加工成本，對于拉?拉疲勞試驗數據的大量積累非常有利。

技術領域

本實用新型涉及一種高溫疲勞試驗夾具，具體地說涉及一種陶瓷基復合材料高溫拉-拉疲勞試驗夾具。

背景技術

陶瓷基復合材料具有輕質、高強度、耐高溫等優勢，是航空發動機、空天飛機、高超聲速飛行器熱端部件的理想候選材料。作為航空發動機熱端部件服役時，材料將要承受拉伸、彎曲和壓縮等載荷以及交變應力，對材料疲勞壽命的分析研究是確保陶瓷基復合材料構件可靠使用的必要條件。高溫疲勞性能的測試是獲得材料疲勞性能最主要的手段。拉-拉疲勞是最大應力和最小應力都處于拉應力下的疲勞測試。

在陶瓷基復合材料的高溫拉-拉疲勞試驗中，疲勞試驗機通過夾具將樣品固定在特定位置，同時利用試驗機對樣品施加交變拉伸載荷。夾具起到連接試驗機與樣品的作用，如果夾具設計不當，會使試樣在非均溫段破壞，導致試驗失敗。因此，夾具在陶瓷基復合材料高溫拉-拉疲勞試驗中起到關鍵的作用。

目前，陶瓷基復合材料高溫拉-拉疲勞性能的測試尚未形成測試標準，高溫拉-拉疲勞性能測試的夾具更是鮮有研究。目前對高溫拉-拉性能的測試主要借鑒金屬疲勞試驗夾具以及陶瓷基復合材料拉伸試驗夾具。

夾具與樣品的連接方式分為直接夾持和銷釘連接兩種：

直接夾持是夾具沿樣品厚度方向施力，通過自鎖力將樣品夾緊，為了傳遞載荷，通常需要在樣品表面粘貼加強片。這種夾持方式的缺點在于：第一，高溫試驗通常在800℃以上，很難找到合適的墊片材料與粘結劑；第二，在找不到合適的墊片材料與粘結劑時，可將樣品的均溫段需要置于高溫爐中，夾持端置于高溫爐外。高溫爐為了保持溫度均勻性，加熱區與保溫區的總長度通常大于30厘米，因此需要制備樣品長度通常大于40厘米，導致樣品制備成本高，對于拉-拉疲勞這種需要大量數據積累的試驗不經濟。

通過銷釘連接夾具與樣品時，需要在樣品兩端開孔，穿入銷釘，依靠銷釘傳遞載荷。這種連接方式的缺點在于：樣品開孔周圍應力集中，會產生較大的剪切應力，孔周圍容易首先發生破壞，導致試驗失敗。為了減輕孔周圍的剪切應力可以將孔周圍區域加厚，或縮小孔徑，采用多個孔與銷釘連接的方式，這些方式都會導致試樣加工困難，成本大大增加。

發明內容

本實用新型的目的是，提出一種適用樣品長度小，加工成本低的，用于800℃以上陶瓷基復合材料拉-拉疲勞試驗的夾具。

本實用新型的技術解決方案是：

夾具包括兩部分，兩部分結構相同，每個部分設有主夾頭和副夾頭；主夾頭和副夾頭均為圓柱形，副夾頭設有楔形槽，楔形槽一端開口，一端閉口，楔形槽的開口位于副夾頭的端面，楔形槽的長度和寬度與測試樣件的長度和寬度相對應，楔形槽的深度與副夾頭的半徑相同。

所述夾具材料為耐800℃以上高溫合金。

所述的主夾頭直徑為10～30mm。

所述的副夾頭直徑為15～30mm。

所述主夾頭長度為5～15cm。

所述副夾頭長度為5～15cm。

本實用新型的優點和特點：