弧形薄壁疲劳试验装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种弧形薄壁疲劳试验装置及其使用方法。

背景技术：

结构用薄壁管材广泛应用于化工、石油、医疗、轻纺、食品等工业用防腐蚀管道，也会应用于汽车、航空等制造业的结构件和零件。疲劳破坏是结构件和零件失效的主要形式之一，该类结构件或零件因受到实际使用工况条件和环境介质的影响，往往会受到循环载荷的作用，经过长时间使用可能会产生裂纹甚至会发生疲劳断裂。

目前针对结构用薄壁管材拉压疲劳试验方面的文献较少，薄壁试样在拉压疲劳试验过程中会受到压向载荷，压向载荷会引起薄壁试样弯曲失稳，失稳瞬间试验停止，从而试验无效。现有测量薄壁试样载荷试验装置仍然存在两个问题：1)装置将试样夹紧后，试样厚度方向即被锁定，试样厚度方向不能产生正常的胀大或收缩，从而影响试验结果的有效性；2)装置将试样完全包覆在内，疲劳试验机将试样和防屈曲装置一起夹持后进行试验，由于疲劳试样和防屈曲装置在试验过程中伸缩不一致，导致试样与防屈曲装置之间脱落，试验停止，试验无效。

有鉴于此，有必要对现有的弧形薄壁疲劳试验装置予以改进，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种弧形薄壁疲劳试验装置，以解决现有弧形薄壁疲劳试验装置有效性低，试件容易脱落的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种弧形薄壁疲劳试验装置，用以对弧形薄壁进行夹持以进行疲劳试验，所述弧形薄壁包括向外凸伸的正面及向内凹陷的反面，所述弧形薄壁疲劳试验装置包括正面夹板、与所述正面夹板间隔设置的反面夹板、设置在所述反面夹板远离所述正面夹板一侧且与所述反面夹板平行设置的板簧、抵持在所述板簧与所述反面夹板之间的球形压块、用以贯穿所述板簧以将所述球形压块抵压在所述反面夹板的限位螺栓，所述板簧上开设有供所述限位螺栓穿过的限位孔，所述球形压块的直径大于限位孔的直径以与所述板簧抵持。

作为本发明的进一步改进，所述限位孔、限位螺栓和所述球形压块的数量为双数。

作为本发明的进一步改进，所述限位孔、限位螺栓和所述球形压块的数量为四个，以所述弧形薄壁的中轴对称设置。

作为本发明的进一步改进，所述正面夹板朝向所述反面夹板的一侧凹陷设有与所述弧形薄壁的正面配合的凹面。

作为本发明的进一步改进，所述反面夹板朝向所述正面夹板的一侧凸设有与所述弧形薄壁的反面配合的凸面。

作为本发明的进一步改进，所述弧形薄壁疲劳试验装置还包括设置在所述板簧远离所述反面夹板一侧的固定板，所述固定板上设有贯穿孔，所述贯穿孔与所述限位孔对应设置以供所述限位螺栓穿过。

作为本发明的进一步改进，所述固定板上开设有固定孔，所述弧形薄壁疲劳试验装置还包括紧固螺栓，所述紧固螺栓穿过所述固定孔以与所述板簧抵持。

作为本发明的进一步改进，所述正面夹板上贯穿开设有通槽，以使得所述弧形薄壁暴露。

作为本发明的进一步改进，所述弧形薄壁疲劳试验装置还包括连接螺栓、环绕所述正面夹板、反面夹板、板簧、固定板设置的连接板，所述连接螺栓贯穿所述连接板以与所述正面夹板固定，所述通槽自所述连接板暴露。

本发明还提供上述弧形薄壁疲劳试验装置的使用方法，所述弧形薄壁疲劳试验装置的使用方法包括如下步骤：

s1：使用连接螺栓将所述连接板与所述正面夹板固定，在所述连接板内依次放入反面夹板、板簧和固定板；

s2：将所述球形压块放置在板簧与所述反面夹板之间，将限位螺栓依次穿过固定板和板簧以固定球形压块；

s3：拧入紧固螺栓以将所述固定板与所述板簧相固定；

s4：将弧形薄壁放置在所述正面夹板和反面夹板之间，并使得所述弧形薄壁的正面卡持在所述正面夹板的凹面内，所述反面夹板的凸面卡持在所述反面夹板的反面内；

s5：调整紧固螺栓使其挤压板簧和球形压块而挤压所述弧形薄壁。

本发明的有益效果是：本发明的弧形薄壁疲劳试验装置，通过设置板簧，从而保证弧形薄壁在厚度方向上可以正常的胀大或者收缩，提高试验精度和检测的准确性；通过暴露弧形薄壁的上下两端，从而可以防止所述弧形薄壁脱落。

附图说明

图1是本发明的弧形薄壁疲劳试验装置的立体结构示意图；

图2是本发明的弧形薄壁疲劳试验装置的分解结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1至图2所示，本发明的弧形薄壁疲劳试验装置100，用以对弧形薄壁200进行夹持以进行疲劳试验。

所述弧形薄壁200包括向外凸伸的正面201及向内凹陷的反面202。本实施例中，所述弧形薄壁200为自薄壁管材沿轴向平面截取的一段，且一般而言，截取部分小于管材的一半，即弧面度数小于180度。所述正面201即薄壁管材的外侧，所述反面202为薄壁管材的内侧。本实施例中以规格为φ80mm(外径)*2.0mm(壁厚)的304不锈钢薄壁管材截取的弧形薄壁200举例，以进行应变比r＝-1的疲劳试验，因此所述弧形薄壁200的直径为φ80mm。

所述弧形薄壁疲劳试验装置100包括正面夹板1、与所述正面夹板1间隔设置的反面夹板2、设置在所述反面夹板2远离所述正面夹板1一侧且与所述反面夹板2平行设置的板簧3、设置在所述板簧3远离所述反面夹板2一侧的固定板4、抵持在所述板簧3与所述反面夹板2之间的球形压块5、用以贯穿所述板簧3以将所述球形压块5抵压在所述反面夹板2的限位螺栓6、紧固螺栓7、连接螺栓8、环绕所述正面夹板1、反面夹板2、板簧3、固定板4设置的连接板9。

所述正面夹板1朝向所述反面夹板2的一侧凹陷设有与所述弧形薄壁200的正面201配合的凹面11。所述正面夹板1上贯穿开设有通槽12，以使得所述弧形薄壁200暴露。本实施例中，所述通槽12的高度大于所述弧形薄壁200的标距长度，用于在试验时安装引伸计。本实施例中，所述凹面11的直径为80mm。

所述反面夹板2朝向所述正面夹板1的一侧凸设有与所述弧形薄壁200的反面202配合的凸面21，所述反面夹板2远离所述正面夹板1的一侧凹设有用以与所述球形压块5配合的球形凹槽22。

本实施例中，所述弧形薄壁200的内径为76mm，因此所述凸面21的直径为76mm，以与所述反面202卡持。

所述球形凹槽22可以防止所述球形压块5脱离，所述球形凹槽22为半球形，且直径与所述球形压块5直径相同。

本实施例中，所述凹面11和所述凸面21贴有特氟龙薄膜，以减小与所述弧形薄壁200的摩擦。

本实施例中，所述弧形薄壁200的轴向的高度为200mm，所述正面夹板1和所述反面夹板2的高度为100mm，在所述弧形薄壁200防止在所述正面夹板1和所述反面夹板2之间时，上下两侧均暴露有50mm弧形薄壁200。这样设置可以避免当弧形薄壁200被夹紧时，所述弧形薄壁疲劳试验装置100与弧形薄壁200二者伸缩不一致而导致二者之间发生脱落。

所述板簧3上开设有供所述限位螺栓6穿过的限位孔31，所述球形压块5的直径大于限位孔31的直径以与所述板簧3抵持。本实施例中，所述板簧3沿着厚度方向具有一定的弹性，从而可以保证在疲劳试验过程中所述弧形薄壁200在厚度方向可以正常胀大或者收缩。

所述限位孔31、所述限位螺栓6、所述球形压块5、和所述球形凹槽22的数量为双数。本实施例中，所述限位孔31、所述限位螺栓6和所述球形压块5的数量为四个，以所述弧形薄壁200的中轴对称设置，以围设形成矩形。

所述固定板4上设有贯穿孔42，所述贯穿孔42与所述限位孔31对应设置以供所述限位螺栓6穿过。

所述固定板4上开设有固定孔41，所述紧固螺栓7穿过所述固定孔41以与所述板簧3抵持。所述紧固螺栓7可以穿过固定板4而抵压所述板簧3，从而可以调整压紧力。

所述连接螺栓8贯穿所述连接板9以与所述正面夹板1固定，所述通槽12自所述连接板9暴露。即在本实施例中，所述连接板9呈具有一开口的口字形，以使得所述通槽12暴露。

本发明还提供一种弧形薄壁疲劳试验装置100的使用方法，所述弧形薄壁疲劳试验装置100的使用方法包括如下步骤：

s1：使用连接螺栓8将所述连接板9与所述正面夹板1固定，在所述连接板9内依次放入反面夹板2、板簧3和固定板4；

s2：将所述球形压块5放置在板簧3与所述反面夹板2之间，将限位螺栓6依次穿过固定板4和板簧3以固定球形压块5；

s3：拧入紧固螺栓7以将所述固定板4与所述板簧3相固定；

s4：将弧形薄壁200放置在所述正面夹板1和反面夹板2之间，并使得所述弧形薄壁200的正面201卡持在所述正面夹板1的凹面11内，所述反面夹板2的凸面21卡持在所述反面夹板2的反面202内；

s5：调整紧固螺栓7使其挤压板簧3和球形压块5而挤压所述弧形薄壁200。

本发明的弧形薄壁疲劳试验装置100，通过设置板簧3，从而保证弧形薄壁200在厚度方向上可以正常的胀大或者收缩，提高试验精度和检测的准确性；通过暴露弧形薄壁200的上下两端，从而可以防止所述弧形薄壁200脱落。本发明的弧形薄壁疲劳试验装置100，结构简单，检测精度高，且可以防止弧形薄壁200脱离；本发明的弧形薄壁疲劳试验装置100的使用方法，操作简易。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。