一种钛合金耳片疲劳试验夹具的制作方法

本实用新型涉及用于疲劳试验的试件夹持装置，具体地说，涉及一种钛合金耳片疲劳试验夹具。

背景技术：

金属材料在受到交变应力或重复循环应力时，经一定循环次数后，往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳。结构的疲劳性能与材料的疲劳特性是不能等同的。要比较准确地估算结构的疲劳寿命，必须进行结构的疲劳寿命试验。但是真实结构的疲劳试验是十分费时而昂贵的。工程上一般是用结构疲劳危险部位的结构细节模拟件的疲劳试验，来确定结构的疲劳寿命。因此，疲劳试验一般包含标准试验件材料疲劳试验和结构模拟件疲劳试验。

一般的疲劳试验机包括主机和控制系统两部分。主机包括加载机构、测力机构和工作台及试件装夹机构。其中，试件装夹机构包括上夹头和下夹头，两个夹头用于试件与试验机的装夹固定。

专利CN201520152011.1“一种用于卸扣疲劳试验的夹具装置”中提出了一种U型夹具，该U型夹具由用于与疲劳试验机相连接的连接端和开口端组成。其中连接端与开口端之间的连接处未设计过渡圆角，截面突变现象严重，试验中该区域存在应力集中，多次试验后该区域会产生疲劳裂纹。

发明专利CN200910028992.8“一种弯附板专用疲劳试验夹具”中包含的连接夹头；专利CN201610395174.1“一种免干扰抗变形谐振式疲劳试验夹具”中包含的连接夹具以及专利CN201120457068.4“一种R5级系泊链疲劳试验夹具”中包含的夹具体，均由用于与疲劳试验机相连接的连接端和开口端组成。以上夹头、夹具中连接端与开口端之间的连接处设计有过渡圆角，减缓了应力集中问题，但是仍存在截面突变现象，未能高效地避免应力集中。

在专利CN201320262017.5“一种小试样自对中四点弯曲疲劳试验夹具”中包含的支撑座的上、下端连接处设计为从上方连接段圆滑过渡至下方底座，有效地避免了支撑座的应力突变问题。但是支撑座下方底座处的螺孔垂直于底座平面，不能用于疲劳试验中钛合金耳片试件与夹具的固定。

技术实现要素：

为了避免现有技术存在的不足，克服夹具连接端与开口端之间连接处的应力集中问题，本实用新型提出一种钛合金耳片疲劳试验夹具。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:包括连接段、过渡段、夹持头，其特征在于所述夹持头与过渡段、连接段为一体，连接段为竖直矩形体，连接段的四个侧面沿主体的轴线方向经过渡段光滑过渡至夹持头的顶端；所述夹持头为对称双吊耳结构，中间部位开有U型槽，两侧吊耳的厚度与U型槽的宽度相等，且两吊耳的底端为半圆弧形，两吊耳上开有同轴圆孔用于插入耳片试件时安装连接螺栓，两吊耳上圆孔的圆心与吊耳底端半圆弧的圆心相重合。

所述夹持头与过渡段、连接段采用30CrMnSiA合金钢材料。

有益效果

本实用新型钛合金耳片疲劳试验夹具，所涉及的钛合金耳片试件为飞机零件的缩比尺寸试件，其结构形状具有特殊性，从而导致钛合金耳片试件无法直接与疲劳试验机的夹头相连，试验过程中需要借助额外的夹具将钛合金耳片试件固定于疲劳试验机的夹头处。

本实用新型钛合金耳片疲劳试验夹具，由用于与疲劳试验机相连接的连接段、过渡段和用于连接钛合金耳片试件的试件夹持头，及连接螺栓、螺母组成。将钛合金耳片试件通过试验夹具固定于疲劳试验机上，解决了钛合金耳片试件无法直接与疲劳试验机夹头相连的问题。其中，夹具体的连接段为平直段，便于试验机夹头装夹；夹具体的连接段经过渡段至试件夹持头的顶端均采用光滑圆弧过渡，不存在截面突变现象，有效地避免了夹具主体在该区域的应力集中问题，从而保证了夹具主体的使用寿命，使其能够重复使用。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型一种钛合金耳片疲劳试验夹具作进一步的详细说明。

图1为本实用新型钛合金耳片疲劳试验夹具示意图。

图2为本实用新型钛合金耳片疲劳试验夹具侧视图。

图3为本实用新型钛合金耳片疲劳试验夹具轴测图。

图4为本实用新型的夹持头与过渡段、连接段一体结构示意图。

图5为钛合金耳片试件示意图。

图6为本实用新型钛合金耳片疲劳试验夹具装夹耳片试件连接装配示意图。

图中:

1.连接段 2.过渡段 3.夹持头 4.耳片试件 5.试验机夹头

具体实施方式

本实施例是一种钛合金耳片疲劳试验夹具。

参阅图1～图4，本实施例钛合金耳片疲劳试验夹具，由用于与疲劳试验机相连接的连接段1、过渡段2和用于连接钛合金耳片试件的试件夹持头3组成；且夹持头3与过渡段2、连接段1为一体结构。其中，连接段1为竖直矩形体，连接段1长为43mm、宽为22mm、高为50mm，便于疲劳试验机夹头的装夹，使得夹具主体与试验机之间的固定更加稳定。连接段1的四个侧面沿夹具主体的轴线方向经过渡段2光滑过渡至夹持头3的顶端；夹持头3为对称双吊耳结构，中间部位开有U型槽，两侧吊耳的厚度与U型槽的宽度相等，且两吊耳的底端为半圆弧形；夹持头3长为56mm、宽为48mm、高为73mm，其中U型槽长为56mm、宽为16mm、深为58mm，用于插入钛合金耳片试件4；U型槽的顶角处加工有半径为5mm的圆弧过渡,两侧吊耳的厚度为16mm、长度为56mm，吊耳底端圆弧半径为28mm，两吊耳上圆孔的圆心与吊耳底端半圆弧的圆心重合；吊耳上圆孔的半径为8mm，用于安装连接螺栓；与试验机连接的连接段1与试件夹持头3两相应长边之间的过渡圆弧半径为103mm，两相应短边之间的过渡圆弧半径为196mm。由于连接段1至试件夹持头3顶端之间采用光滑圆弧过渡，不存在截面突变现象，从而有效地避免了夹具主体在该区域的应力集中问题，保证了夹具主体的使用寿命，使其能重复使用。

本实施例中,夹持头3与过渡段2、连接段1采用30CrMnSiA合金钢材料加工。

如图5所示，钛合金耳片试件4的两端开有连接孔。试验时，将钛合金耳片试件4插入试件夹持头3上的U型槽中，通过连接螺栓依次穿过试件夹持头3一侧上的圆孔、钛合金耳片试件连接孔和试件夹持头3另一侧上的圆孔，并用螺母进行紧固。

操作过程:

(1)通过疲劳试验机上的试验机夹头将夹具主体的连接段1装夹，使夹具主体与疲劳试验机夹头相固紧。

(2)将钛合金耳片试件插入试件夹持头3的U型槽中，使钛合金耳片试件的上连接孔对准试件夹持头3两侧圆孔。

(3)将连接螺栓依次穿过试件夹持头3一侧上的圆孔、钛合金耳片试件的上连接孔和试件夹持头3另一侧上的圆孔，并通过螺母配合进行紧固。

(4)将另一个夹具主体垂直托举，使悬挂住的钛合金耳片试件4下方插入试件夹持头3的U型槽内，将试件夹持头3两侧圆孔对准钛合金耳片试件4的下连接孔。

(5)与第3步操作相同，使用连接螺栓将下方的夹具主体与钛合金耳片试件4相连接，并通过螺母与螺栓配合紧固。

(6)调整疲劳试验机下方夹头位置，用疲劳试验机下方夹头将下方夹具主体的连接段1夹紧，使下方夹具主体与试验机相固定。