专利名称：一种金属薄板轴向拉压疲劳试验的防弯曲夹具的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种金属薄板轴向拉压疲劳试验的防弯曲夹具，该夹具可以防止薄板试样在承受高频率拉压载荷时受压失稳，属于测试用夹具结构技术领域。
背景技术：
金属材料薄板试样在承受轴向压应力时试样容易出现弯曲变形而造成试样失稳。长期以来金属薄板疲劳试验所加载荷多是正应力比的拉-拉载荷循环，而薄板承受压向载荷的试验几乎没有。两面夹紧的防弯曲方法在薄板的疲劳裂纹扩展和断裂韧性试验中曾经采用，但由于裂尖应力远大于其它部位的应力，试样上的平均应力比较小，所以不存在接触疲劳破坏。在复合材料层板的压向疲劳试验上，曾有类似的夹紧装置，夹板覆盖整个试样表面，但层板特定的分层损伤方式及远低于金属高频疲劳的寿命，使夹具与试样间作用的影响相对较小，这是与金属薄板试验的主要差别。而在金属轴向疲劳试验中，金属试件的疲劳寿命较长，夹具与试样之间反复摩擦很容易在金属试样的棱边处形成磨蚀点，进而引发疲劳源，使试样从磨蚀点处开裂，无法反映出材料真实的疲劳性能。另一方面，轴向应力疲劳试验采用的交变载荷频率范围较宽，一般在0.1～150Hz范围，高频下多采用电磁谐振型试验机进行试验，当夹具结构过于复杂笨重很可能会降低试验频率，甚至造成试验机无法正常起振。这就要求所采用的防弯曲夹具装夹到试样上既不能影响试验机的振动加载，也不能影响加在试样上的轴向载荷大小。
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述现有工装具存在的问题而设计提供了一种具有简单结构形式的金属薄板轴向拉压疲劳试验的防弯曲夹具，它属于侧向防弯曲夹具，用于金属薄板的轴向应力疲劳性能测试。可以使薄板试样在承受压向循环载荷时不发生弯曲失稳。该夹具考虑到板片试样边缘较弱、易形成疲劳源的特点，让试样边缘疲劳敏感部位在装夹时不与夹具发生接触。同时通过控制夹具的夹紧力，避免磨擦产生载荷沿夹具传递从而影响小负荷试验结果，使试样与夹具间的摩擦对试验结果不产生影响，保证试验的稳定性和真实性。
本实用新型的目的是通过以下技术措施来实现的该种金属薄板轴向拉压疲劳试验的防弯曲夹具，其结构设计特征在于，它是由一对形状结构相同的夹板构成，夹板的形状近似于“工”字型，中间为支撑杆，其上下两端各伸展出两个横臂，两个横臂对称于支撑杆且与其垂直，其位置距支撑杆端头的距离为支撑杆长度的四分之一，两个横臂的两端加工有固定孔。对于中心开孔的有应力集中试样，可通过加宽支撑杆并在支撑杆中心加工中心孔的方式，实现防弯曲的目的，支撑杆上所开孔的孔径应大于试样上的开孔，使夹具不接触试样中心孔的边缘。夹板具有较高的刚度和强度，表面有较高的光洁度。
夹具支撑杆的宽度应小于试样工作部位的最小宽度，使其不接触试样边缘并与其有一定距离，对于光滑(漏斗型)或缺口在试样两侧的试样，支撑杆的位置在试样中间轴线上支撑试样，使试样的疲劳敏感部位不受夹具影响，排除可能的接触疲劳因素。
上下两横臂间的纵向距离与试样长度有关，应使两横臂位于试样两夹持端附近，该部分的相对应力较低，不会产生磨蚀开裂，同时又防止夹具外部分失稳弯曲。所以，夹板上下两横臂不在支撑杆的两个端头而是设计位于距支撑杆端头约1/4长度处，这一纵向间距使夹具受力最佳，两横臂外侧螺栓连接处抗弯受力最有利，夹具重量最小，与试样间的磨擦滑动距离、接触面积和夹具弯曲力臂都比在两端夹紧的小。夹具不下落，安装也比较方便。
将试样放置在夹具的两块夹板之间，用4个螺栓连接并夹紧，达到防止试样弯曲的目的。
图1为本实用新型结构示意图图2为本实用新型装夹漏斗型光滑试样的一个实施例图3为本实用新型装夹中心开孔试样的一个实施例具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本实用新型产品进一步地详述参见附图1～3所法，该种金属薄板轴向拉压疲劳试验的防弯曲夹具，是由一对形状结构相同的夹板构成，夹板的形状近似于“工”字型，中间为支撑杆1，其上下两端各伸展出两个横臂2，两个横臂2对称于支撑杆1且与其垂直，其位置距支撑杆1端头的距离为支撑杆1长度的四分之一，两个横臂2的两端加工有固定孔3。
在安装时，将金属薄板试样放置于两个平行夹板之间，为获得更好的效果也可以考虑在试样表面安装夹层以减少试样与夹具间的磨擦。
将两片夹板对齐，调整两片夹板的位置，使支撑杆1与试样受载荷方向平行，且位于试样最小截面宽度的中间位置。夹片的上下横臂2应对称于试样长度方向的中心线，将螺栓穿固定孔3，螺栓的长度要能穿过两个夹片并留有5～8mm的余量安装螺母。螺栓上采用普通六角螺母，夹具夹紧时用手拧紧即可，这样既可以使夹板贴紧试样，又不至于夹紧力过大导致载荷从夹板传递，如果使用扳手或蝶形螺母等可能产生过紧夹持力的方法时，应避免扭力过大。为防止疲劳振动造成螺栓松脱，可采用加装螺母等防松措施。但不推荐在夹具与螺栓间使用弹性垫片，以保证夹具的夹紧刚度。
夹具四个位置的螺栓夹紧力应一致，安装完防屈曲夹具后，夹具在试样上应不能自由活动，以用手稍用力能推动夹板为宜。连同夹具一起将试样安装在试验机上，即可开始试验。如图2所示。
对于中心开孔的有应力集中试样，可通过加宽支撑杆并在支撑杆中心加工中心孔4的方式，实现防弯曲的目的，支撑杆上所开孔的孔径应大于试样上的开孔，使夹具不接触试样中心孔的边缘。如图3所示。
本实用新型产品具有结构简单、方便、实用，可以实现宽频率范围内的金属材料拉压疲劳试验，对试验结果不产生影响，能真实地反映出材料的拉压疲劳性能。
权利要求1.一种金属薄板轴向拉压疲劳试验的防弯曲夹具，其特征在于它是由一对形状结构相同的夹板构成，夹板的形状近似于“工”字型，中间为支撑杆(1)，其上下两端各伸展出两个横臂(2)，两个横臂(2)对称于支撑杆(1)且与其垂直，其位置距支撑杆(1)端头的距离为支撑杆(1)长度的四分之一，两个横臂(2)的两端加工有固定孔(3)。
2.根据权利要求1所述的金属薄板轴向拉压疲劳试验的防弯曲夹具，其特征在于在支撑杆(1)的中心位置处有中心孔(4)。
专利摘要本实用新型是一种金属薄板轴向拉压疲劳试验的防弯曲夹具，它是由一对形状结构相同的夹板构成，夹板的形状近似于"工"字型，中间为支撑杆，其上下两端各伸展出两个横臂，两个横臂对称于支撑杆且与其垂直，其位置距支撑杆端头的距离为支撑杆长度的四分之一，两个横臂的两端加工有固定孔。对于中心开孔的有应力集中试样，可通过加宽支撑杆并在支撑杆中心加工中心孔的方式，实现防弯曲的目的。本实用新型产品具有结构简单、方便、实用，可以实现宽频率范围内的金属材料拉压疲劳试验，对试验结果不产生影响，能真实地反映出材料的拉压疲劳性能。
文档编号G01N3/04GK2909230SQ200620012080
公开日2007年6月6日 申请日期2006年4月7日 优先权日2006年4月7日
发明者朱亦钢, 胡本润 申请人:中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院