[發明專利]一種彎扭復合高溫微動疲勞試驗裝置

在審

• 申請號: 202210288779.6
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114608979A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 彭金方;陳睿林;張晟瑋;張晉萌;李波;賀繼樊;劉建華;朱旻昊
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/04;G01N3/02
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 陳航

本發明公開了一種彎扭復合高溫微動疲勞試驗裝置，包括高溫爐、扭轉加載組件和彎曲加載組件；高溫爐放置于支撐架的支撐平臺上，支撐架固定于試驗機上；扭轉加載組件沿豎直方向貫穿高溫爐，并將夾持的榫槽試樣和榫頭試樣固定于高溫爐內，以對榫槽試樣和榫頭試樣施加扭轉或拉伸載荷；彎曲加載組件位于支撐架的支撐平臺上，并沿水平方向穿入高溫爐內，以對榫槽試樣和榫頭試樣施加彎曲載荷。本發明即可實現對微動疲勞試樣的拉壓、彎曲、扭轉三種不同方向以及高溫、室溫不同溫度條件的全方位試驗，可以更好地揭示材料在微動疲勞過程中的損傷機理。

技術領域

本發明屬于微動疲勞的技術領域，具體涉及一種彎扭復合高溫微動疲勞試驗裝置。

背景技術

微動疲勞是指在常規疲勞循環載荷的基礎上，存在兩個相互接觸并具有一定載荷的單元發生微小位移和相對滑動的磨損現象，這種現象使得試件的壽命大幅縮短。微動疲勞廣泛存在與各種日常和工程領域，如航空、航天、鐵路、機械、電氣、醫學工程、核電等，其越來越成為關鍵零部件失效的主要原因。

在航空發動機領域，榫頭榫槽是葉片和渦輪盤的主要連接方式。據統計，有多達20％的航空發動機失效案例是榫頭榫槽的連接結構造成的，而微動疲勞則是榫頭榫槽連接結構一種典型的失效原因。葉片與輪盤之間的服役過程中受到高速旋轉的離心力、橫向的氣動壓力、高溫、腐蝕等綜合作用，服役工況特別惡劣。

現已有針對榫連接結構的微動疲勞研究，包括不同材料、不同溫度條件下的試驗，但只對榫頭榫槽配合的拉壓方向(即離心力方向)有研究。實際情況下，航空發動機中的葉片處于多種條件的復雜工況，需要考慮不同溫度條件和不同加載方向的綜合微動疲勞性能。所以，開發一種能夠實現多復雜工況下的微動疲勞試驗裝置對探究材料的損傷機理、進一步提高部件安全性和服役壽命有至關重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的上述不足，提供一種彎扭復合高溫微動疲勞試驗裝置，以解決傳統拉壓微動疲勞試驗局限性的問題。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種彎扭復合高溫微動疲勞試驗裝置，其包括高溫爐、扭轉加載組件和彎曲加載組件；高溫爐放置于支撐架的支撐平臺上，支撐架固定于試驗機上；

扭轉加載組件沿豎直方向貫穿高溫爐，并將夾持的榫槽試樣和榫頭試樣固定于高溫爐內，以對榫槽試樣和榫頭試樣施加扭轉或拉伸載荷；

彎曲加載組件位于支撐架的支撐平臺上，并沿水平方向穿入高溫爐內，以對榫槽試樣和榫頭試樣施加彎曲載荷。

進一步地，扭轉加載組件包括下夾具和用于施加拉伸和扭轉載荷的上夾具；下夾具固定于試驗機的U型槽中。

進一步地，上夾具與上垂向加載桿一端固定相連，上垂向加載桿的另一端與榫頭夾具固定相連，榫頭夾具夾持固定榫頭試樣。

進一步地，上垂向加載桿通過第一螺栓與榫頭夾具固定連接，榫頭夾具通過第二螺栓與榫頭試樣固定連接。

進一步地，上垂向加載桿與榫頭夾具之間安裝第一隔熱墊；上垂向加載桿上設有用于冷卻上垂向加載桿的進水口和出水口。

進一步地，下夾具與下垂向加載桿一端固定相連，下垂向加載桿的另一端與榫槽夾具固定相連，榫槽夾具夾持固定榫槽試樣。

進一步地，下垂向加載桿通過第三螺栓與榫槽夾具固定連接，榫槽夾具通過第四螺栓與榫槽試樣固定連接。

進一步地，下垂向加載桿與榫槽夾具之間安裝第三隔熱墊；下垂向加載桿上設有用于冷卻下垂向加載桿的進水口和出水口。

進一步地，彎曲加載組件包括伺服電缸；伺服電缸與橫向加載桿一端相連，且在伺服電缸與橫向加載桿之間設有第二隔熱墊；橫向加載桿另一端穿入高溫爐內并與彎曲微動墊相連。