一种多角度连接构件的疲劳试验装置及疲劳试验方法
【专利摘要】本发明涉及一种多角度连接构件的疲劳试验装置及疲劳实验方法，包括疲劳试验设备上的上夹具（1）和下夹具（2），其特征在于：还包括底座，底座安装在下夹具（2）上，待测多角度连接构件试样固定在底座上，待测多角度连接构件试样的上部夹紧在上夹具（1）中。底座包括通用底座（3）或者通用底座（3）和角度底座（4）；通用底座（3）适用于T型连接试样或L型连接试样的疲劳试验；通用底座（3）和角度底座（4）适用于其他角度连接试样的疲劳试验，角度底座（4）通过通用底座（3）和下夹具（2）连接。本发明采用了专用试验装置实现不同角度连接件疲劳性能的测试，使不同角度连接件受力模拟实际工况的角度加载，保证试验结果的准确性。
【专利说明】
一种多角度连接构件的疲劳试验装置及疲劳试验方法
技术领域
[0001]本发明属于疲劳试验用夹具及方法的技术领域，具体涉及一种多角度连接构件的疲劳试验装置及疲劳试验方法。
【背景技术】
[0002]在整车开发中焊接工艺作为重要的连接方式，底盘悬架系统多采用金属厚板件焊接而成，将厚板冲压件或管件相互焊接起来，且连接形式以焊缝为主。悬架作为承载整车行驶的系统承受路面的颠簸而长期处于疲劳受力中，底盘悬架系统的疲劳失效会对整车使用及安全造成巨大影响，保证悬架系统的设计强度对整车质量可靠性有重大意义。在整车CAE分析中，特别是对悬架连接强度分析中，连接的疲劳性能是必要的输入数据，因此获取准确的连接疲劳性能数据对CAE分析至关重要。
[0003]悬架系统的焊缝连接往往是多角度的连接，如板与板之间的连接，板与管件之间的连接，呈现多角度的状态，各种角度连接受力状况不同，需要对不同角度连接的疲劳性能进行测试以作为设计输入进行分析，目前尚无针对多角度连接件疲劳性能测试的有效方法。在CAE分析中对连接位置采用刚性假设或者对悬架总成进行台架试验验证整体疲劳强度往往不能体现连接本身的疲劳特性，整车路试或售后往往出现焊缝等连接部位的疲劳失效。
【发明内容】
[0004]本发明设计了一种多角度连接构件的疲劳试验装置及疲劳试验方法，以解决现有技术中整车底盘悬架系统焊接构件及类似连接件疲劳性能测试难的问题，获得更契合实际工况的多角度连接疲劳性能数据而使CAE分析更准确。
[0005]为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案:
一种多角度连接构件的疲劳试验装置，包括疲劳试验设备上的上夹具(I)和下夹具
(2)，其特征在于:还包括底座，底座安装在下夹具(2)上，待测多角度连接构件试样固定在底座上，待测多角度连接构件试样的上部夹紧在上夹具(I)中。
[0006]进一步，底座包括通用底座(3)或者通用底座(3)和角度底座(4);通用底座(3)适用于T型连接试样或L型连接试样的疲劳试验;通用底座(3)和角度底座(4)适用于其他角度连接试样的疲劳试验，角度底座(4)通过通用底座(3)和下夹具(2)连接。
[0007]进一步，通用底座(3)是一T型结构，竖板部分与疲劳试验设备上的下夹具(2)配合工作以将通用底座(3)固定在下夹具(2)上，横板部分设置有若干U型安装孔(31)用以安装T型连接试样或L型连接试样或角度底座(4)。
[0008]进一步，角度底座(4)包括底板和立柱，底板上开有若干长形安装孔(41)以与通用底座(3)连接;立柱设置在底板上，立柱的上端面加工成斜面以适应待测角度连接式样。
[0009]进一步，角度底座(4)立柱的斜面上加工有多个螺孔(42)，以通过螺钉将待测角度连接试样固定在角度底座(4)上。
[0010]一种多角度连接构件的疲劳试验方法，其特征在于:
步骤1、按照相应连接规范制作多角度连接构件试样；
步骤2、根据将要进行试验的多角度连接构件试样的规格及疲劳试验设备夹具选择相应的通用底座和角度底座；
步骤3根据角度连接构件需要采集的载荷数据及CAE分析需求进行加载条件的设置并开展试验，最后按照相应数据处理方法进行疲劳性能数据的处理并应用于后续CAE分析。
[0011]进一步，步骤I中多角度连接构件试样是钢制件或铝镁合金件。
[0012]进一步，步骤I中多角度连接构件试样的连接方式是焊接或粘接或铆接。
[0013]进一步，步骤2中，当对T型连接试样或L型连接试样进行疲劳试验时，选择通用底座(3)，直接将T型连接试样或L型连接试样通过螺栓安装于通用底座(3)上，先用螺栓进行预紧，并调整好同轴性再用螺栓紧固；将T型连接试样或L型连接试样紧固于通用底座(3)上后再整体安装于疲劳试验设备上，即通用底座(3)的竖板夹紧在疲劳试验设备的下夹具(2)中，T型连接试样或L型连接试样的上部夹紧在疲劳试验设备的上夹具(I)中。
[0014]进一步，步骤2中，当对其它角度连接试样进行疲劳试验时，选择通用底座(3)和角度底座(4)，将角度连接试样紧固于角度底座(4)上;再将角度底座(4)安装于通用底座(3)上，先用螺栓进行预紧，并调整好同轴性再用螺栓紧固；将角度底座(4)固定于通用底座(3)上后再整体安装于疲劳试验设备上，即通用底座(3)的竖板夹紧在疲劳试验设备的下夹具
(2)中，角度连接试样的上部夹紧在疲劳试验设备的上夹具(I)中。
[0015]该多角度连接构件的疲劳试验装置及疲劳试验方法具有以下有益效果:
(I)本发明可以开展角度连接构件(不局限于连接方式和材料)的疲劳性能测试，模拟底盘悬架系统中板与板、板与管等之间不同角度连接的疲劳性能测试，可模拟多种加载角度。
[0016](2)由于疲劳试验周期较长，额外分力对试验结果会产生不同程度的影响，本发明中采用U型安装孔和长形安装孔进行安装定位，采用调整好同轴性再用螺栓紧固的方式，可进行一定程度的调整，避免了由于连接件接头热应力变形或定位偏离导致的偏移对试验受力模型的影响，保证加载同轴性;可以有效避免形成额外分力的情况，可以避免由于样件加工或其他因素导致的偏离，保证样件加载的同轴性，保证试验结果的准确性。
[0017](3)本发明可获取不同加载路径与应力传递方式关系疲劳性能数据，提升CAE分析的测算结果准确性，简化试验过程。
[0018](4)本发明采用了专用试验装置实现不同角度连接件(不局限于连接方式及材料)疲劳性能的测试，使不同角度连接件受力模拟实际工况的角度加载。
【附图说明】
[0019]图1:本发明多角度连接构件的疲劳试验装置的结构示意图1;
图2:本发明多角度连接构件的疲劳试验装置的结构示意图Π;
图3:本发明中通用底座的主视图；
图4:本发明中通用底座的俯视图；
图5:本发明中角度底座的主视图；
图6:本发明中角度底座的俯视图； 图7:本发明中角度底座的左视图；
图8: T型连接试样的主视图；
图9: T型连接试样的俯视图；
图10:角度连接试样的主视图；
图11:角度连接试样的俯视图；
图12:角度连接试样的左视图。
[0020]附图标记说明:
I 一上夹具;2—下夹具;3—通用底座;31—U型安装孔;4 一角度底座;41 一长形安装孔；42—螺孔;5 一T型连接试样;6 一角度连接试样。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合附图，对本发明做进一步说明:
图1至图2示出了一种多角度连接构件的疲劳试验装置，包括上夹具1、下夹具2、通用底座3和角度底座4。通用底座3设置在下夹具2上，角度底座4设置在通用底座3上，待测多角度连接构件试样固定在角度底座4上，待测多角度连接构件试样的上端夹在上夹具I中。当待测多角度连接构件试样为T型连接试样时，可将T型连接试样直接固定在通用底座3和上夹具I之间。如图1所示为T型连接试样5进行疲劳试验，如图2所示为角度连接试样6进行疲劳试验。上夹具I和下夹具2设置在疲劳试验设备上。
[0022]通用底座3的结构如图3和图4所示。通用底座3是一T型结构，竖板部分用于夹持在疲劳试验设备上的下夹具2中，与疲劳试验设备下夹具2相匹配;横板部分用于与T型连接试样5或者角度底座4相连接，横板部分设置有若干U型安装孔31以与待测T型连接试样5或角度底座4通过螺栓连接，U型安装孔31用于安装T型连接试样5或者角度底座4时调节位置，从而使得对试样施加载荷时保持试样与疲劳试验设备上夹具I的同轴性。
[0023]角度底座4的结构如图5、图6和图7所示。角度底座4包括底板和立柱，底板上开有若干长形安装孔41以通过螺栓与通用底座3的U型安装孔31配合连接，在连接过程中根据需要可以采用垫片螺栓螺母或带法兰螺栓螺母进行固定，以增加夹紧的稳定性。该长形安装孔41用于与通用底座3之间的安装和调整位置，保证试样加载的同轴性。立柱设置在底板上，立柱的上端面加工成斜面以适应待测角度连接式样6，斜面的倾斜角度由待测角度连接试样6的构件角度确定。斜面上加工有多个螺孔42以通过螺钉和待测角度连接试样6连接，该螺孔42的位置可以根据角度连接试样6定位需求自由设置，以在用螺栓紧固角度连接试样6时不产生干涉为宜。
[0024]进行疲劳试验时:
1、按照相应连接规范制作多角度连接构件试样，如钢制件或铝镁合金件焊接，粘接，铆接等类似连接方式(不局限于连接方式及材料)。
[0025]2、根据将要进行试验的多角度连接构件试样规格及疲劳试验设备夹具选择通用底座和角度底座；当对T型连接试样5进行疲劳试验时，则直接将T型连接试样5通过螺栓安装于通用底座3上，先用螺栓进行预紧，并调整好同轴性再用螺栓紧固，将T型连接试样5紧固于通用底座3上后再整体安装于疲劳试验设备上，即通用底座3的竖板夹紧在疲劳试验设备的下夹具2中，T型连接试样5的上部夹紧在疲劳试验设备的上夹具I中，如图1; 当对角度连接试样6进行疲劳试验时，将角度连接试样6用螺栓紧固于角度底座4上，再将角度底座4安装于通用底座3上，并调整好同轴性再用螺栓紧固，将角度底座4固定于通用底座3上后再整体安装于疲劳试验设备上，即通用底座3的竖板夹紧在疲劳试验设备的下夹具2中，角度连接试样6的上部夹紧在疲劳试验设备的上夹具I中，然后进行测试，如图2。
[0026]3、根据角度连接构件需要采集的载荷数据及CAE分析需求进行加载条件的设置并开展试验，按照相应数据处理方法进行疲劳性能数据的处理并应用于后续CAE分析。
[0027]本发明可以开展角度连接构件(不局限于连接方式和材料)的疲劳性能测试，模拟底盘悬架系统中板与板、板与管等之间不同角度连接的疲劳性能测试，可模拟多种加载角度。
[0028]由于疲劳试验周期较长，额外分力对试验结果会产生不同程度的影响，本发明中通过U型安装孔和长形安装孔的设计，采用调整好同轴性再用螺栓紧固的方式，可以有效避免形成额外分力的情况，可以避免由于样件加工或其他因素导致的偏离，保证样件加载的同轴性，保证试验结果的准确性。
[0029]本发明可获取不同加载路径与应力传递方式关系疲劳性能数据，提升CAE分析的测算结果准确性，简化试验过程。
[0030]本发明解决了多种角度连接件疲劳性能的测试，使角度连接件受力模拟实际工况的角度加载;解决了由于连接件接头热应力变形或定位偏离导致的偏移对试验受力模型的影响，保证加载同轴性;解决了不同加载路径与应力传递方式之间关系的疲劳试验数据的获取，提升CAE分析的准确性。
[0031]上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种多角度连接构件的疲劳试验装置，包括疲劳试验设备上的上夹具(I)和下夹具(2)，其特征在于:还包括底座，底座安装在下夹具(2)上，待测多角度连接构件试样固定在底座上，待测多角度连接构件试样的上部夹紧在上夹具(I)中。2.根据权利要求1所述的多角度连接构件的疲劳试验装置，其特征在于:底座包括通用底座(3)或者通用底座(3)和角度底座(4);通用底座(3)适用于T型连接试样或L型连接试样的疲劳试验;通用底座(3)和角度底座(4)适用于其他角度连接试样的疲劳试验，角度底座(4)通过通用底座(3)和下夹具(2)连接。3.根据权利要求2所述的多角度连接构件的疲劳试验装置，其特征在于:通用底座(3)是一 T型结构，竖板部分与疲劳试验设备上的下夹具(2)配合工作以将通用底座(3)固定在下夹具(2)上，横板部分设置有若干U型安装孔(31)用以安装T型连接试样或L型连接试样或角度底座(4)。4.根据权利要求2或3所述的多角度连接构件的疲劳试验装置，其特征在于:角度底座(4)包括底板和立柱，底板上开有若干长形安装孔(41)以与通用底座(3)连接;立柱设置在底板上，立柱的上端面加工成斜面以适应待测角度连接式样。5.根据权利要求4所述的多角度连接构件的疲劳试验装置，其特征在于:角度底座(4)立柱的斜面上加工有多个螺孔(42)，以通过螺钉将待测角度连接试样固定在角度底座(4)上。6.一种多角度连接构件的疲劳试验方法，其特征在于: 步骤1、按照相应连接规范制作多角度连接构件试样； 步骤2、根据将要进行试验的多角度连接构件试样的规格及疲劳试验设备夹具选择相应的通用底座和角度底座； 步骤3根据角度连接构件需要采集的载荷数据及CAE分析需求进行加载条件的设置并开展试验，最后按照相应数据处理方法进行疲劳性能数据的处理并应用于后续CAE分析。7.根据权利要求6所述的多角度连接构件的疲劳试验装置，其特征在于:步骤I中多角度连接构件试样是钢制件或铝镁合金件。8.根据权利要求6和7所述的多角度连接构件的疲劳试验装置，其特征在于:步骤I中多角度连接构件试样的连接方式是焊接或粘接或铆接。9.根据权利要求6所述的多角度连接构件的疲劳试验装置，其特征在于:步骤2中，当对T型连接试样或L型连接试样进行疲劳试验时，选择通用底座(3)，直接将T型连接试样或L型连接试样通过螺栓安装于通用底座(3)上，先用螺栓进行预紧，并调整好同轴性再用螺栓紧固；将T型连接试样或L型连接试样紧固于通用底座(3)上后再整体安装于疲劳试验设备上，即通用底座(3)的竖板夹紧在疲劳试验设备的下夹具(2)中，T型连接试样或L型连接试样的上部夹紧在疲劳试验设备的上夹具(I)中。10.根据权利要求6和9所述的多角度连接构件的疲劳试验装置，其特征在于:步骤2中，当对其它角度连接试样进行疲劳试验时，选择通用底座(3)和角度底座(4)，将角度连接试样紧固于角度底座(4)上;再将角度底座(4)安装于通用底座(3)上，先用螺栓进行预紧，并调整好同轴性再用螺栓紧固；将角度底座(4)固定于通用底座(3)上后再整体安装于疲劳试验设备上，即通用底座(3)的竖板夹紧在疲劳试验设备的下夹具(2)中，角度连接试样的上部夹紧在疲劳试验设备的上夹具(I)中。
【文档编号】G01M13/00GK105865763SQ201610177939
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】李创, 肖勇, 姜起东, 方友震
【申请人】奇瑞汽车股份有限公司