一种用于隔框典型角形连接件的疲劳试验夹具及使用方法与流程

本发明属于夹具技术领域，具体涉及一种用于隔框典型角形连接件的疲劳试验夹具及测试方法，特别是针对有载荷要求的飞机角形连接件。

背景技术：

飞机上大部分角形连接件承受的载荷主要为交变载荷，疲劳破坏是其主要的失效形式，因此通过实验对飞机角形件的疲劳强度和疲劳寿命进行研究非常重要。角形连接件的疲劳性能实验需要将角形连接件试验件装夹在专门设计的夹具上，通过加载夹具由疲劳试验机实施加载，最终获得式样的疲劳强度、疲劳寿命、破坏形式等力学性能。因此，实验夹具正确的模拟飞机飞行中的力学特性对实验结果的准确性至关重要。

拉伸试验夹具是对试样实施夹紧作用，实现力学试验机向试样传递纵向拉力，使试样发生弹性或塑性拉伸变形的装置。由于角形连接件尺寸较小，若直接装在拉伸机上，现有拉伸试验机夹具在拉伸实验时易出现镰刀弯变形、夹紧力消失、打滑等现象。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于隔框典型角形连接件的疲劳试验夹具及测试方法，保证角形件连接件装夹于标准疲劳试验机，试样定位准确、夹持稳定，满足考核截面的各分力、弯矩大小和方向设计要求，准确模拟角形连接件在飞机实际飞行中的受力状态。

本发明所采用技术方案是：

一种用于隔框典型角形连接件的疲劳试验夹具，包括固定盒体、侧板、杠杆和加载机构，所述固定盒体和杠杆垂直连接（成l型）；所述固定盒体内自下而上固定连接有角形连接件的水平部分和侧板，所述侧板与角形连接件的水平部分固定连接；所述杠杆设有凹槽，角形连接件的垂直部分固定于凹槽内；加载机构包括上加载组件和下加载组件，上加载组件与固定盒体转动连接，下加载组件与杠杆转动连接。在加载过程中，与角形连接件相连的固定盒体及杠杆会随着加载组件的位移而移动，从而正确模拟角形连接件实际的受力状态。

本发明中，角形连接件包括垂直部分和水平部分，其中垂直部分固定在固定盒体内部，水平部分固定在杠杆的凹槽中。

上加载组件通过销与固定盒体连接，下加载组件通过销与杠杆连接，上加载组件和下加载组件的销孔设有轴承，使上加载组件与固定盒体相连端沿销旋转，下加载组件与杠杆相连端沿销旋转。

所述角形连接件的水平部分、角形连接件的垂直部分、固定盒体和杠杆都包括侧面和底面，侧面和底面垂直。

角形连接件的水平部分的一侧与固定盒体的侧面固定连接，角形连接件的水平部分的另一侧与侧板固定连接，角形连接件的水平部分的底面与固定盒体的底面固定连接；角形连接件的垂直部分的一侧与杠杆的侧面固定连接，角形连接件的垂直部分的底面与杠杆的底面固定连接；

所述侧板包括底面和侧面，侧板底面与固定盒体底面固定连接，侧板侧面与角形连接件的水平部分固定连接。所述侧板的底面和侧面垂直。

本发明各部分间隙依据标准通过垫片进行调整。

优选固定连接为成排螺栓固定连接。

夹具的材料采用30crmnsia合金钢，使其在加载方向上有足够高的刚度，保证在加载过程中试验件四周固定部分不产生过大变形。

本发明还提供一种用于隔框典型角形连接件的疲劳试验夹具的使用方法，包括如下步骤：

s1将角形连接件的水平部分放入固定盒体内并与固定盒体固定连接；

s2将侧板与角形连接件固定连接，并固定在固定盒体内；

s3将角形连接件的垂直部分固定于杠杆凹槽内；

s4将上加载组件与固定盒体转动连接，下加载组件与杠杆转动连接；

s5将加载组件通过液压夹头固定在实验机上；

s6开启试验机进行测试。

更进一步地，步骤s1中将角形连接件的水平部分一侧与固定盒体侧面固定连接。

本发明的有益效果是：

本发明一种用于隔框典型角形连接件的疲劳试验夹具，夹具结构合理，元件紧凑，装卸方便，可减轻劳动强度。采用定位元件合理，属于完全定位（大平面+短销），成本较低，经久耐用，能够满足拉伸及疲劳试验时考核截面力和弯矩的要求。

标准试验机由于加载端只能在竖直方向上有位移而限制了试件受载部位在其他方向上的位移和弯矩，本发明的夹具通过固定盒体和杠杆的长度和角度调节，使试件考核截面的受力达到设计要求，与角形连接件在飞机上的受力状态完全相符。角形连接件采用长方体定位原理，角形连接件水平部分的底面和两个侧面和固定盒体的表面贴合在一起，并通过成排的螺栓固定夹紧，限制试件的自由度并将角形件完全固定，除此之外，用螺栓将角形连接件分别和侧板及杠杆固定在一起，侧板的设计可解决角形连接件水平部分固定时可能产生的装配问题。在加载过程中，与角形连接件相连的固定盒体及杠杆会随着加载组件的位移而移动，从而正确模拟角形件实际的受力状态。

固定盒体和杠杆具有与试件相配合的定位槽和螺栓孔，能够将角形连接试验件稳定的固定在夹具体上，防止试样受力打滑飞溅出来伤害人员和设备，所以其结构设计合理。上加载组件或下加载组件设计了调节校对中心装置，保证同轴度。夹具在试验过程中，试样断点好，试样断在标距内，数据离散性小。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是采用本发明的夹具测试角形连接件的疲劳性能实验装置示意图；

图2是典型角形连接试件立体图；

图3是盒体、侧板及角形连接件装配立体图；

图4是侧板立体图；

图5是盒体立体图；

图6是杠杆立体图；

图7是固定盒体及杠杆装配立体图；

图8是带加载端的整套夹具立体图。

图中序号说明：1上加载组件、2销、3螺栓、4侧板、5下加载组件、6液压夹头、7疲劳试验机、8杠杆、9角形连接件、10固定盒体。

具体实施方式

实施例1

如图1～8所示：一种用于隔框典型角形连接件的疲劳试验夹具，包括固定盒体10、侧板4、杠杆8和加载机构，所述固定盒体10和杠杆8垂直连接（成l型）；所述固定盒体10内自下而上固定连接有角形连接件9的水平部分和侧板4，所述侧板4包括底面和侧面，角形连接件9的水平部分的一侧与固定盒体10的侧面固定连接，角形连接件9的水平部分的另一侧与侧板4的侧面固定连接，侧板4的底面与固定盒体10底面固定连接；所述杠杆8设有凹槽，角形连接件9的垂直部分固定于凹槽内；角形连接件9的垂直部分的一侧与杠杆8的侧面固定连接；加载机构包括上加载组件1和下加载组件5，上加载组件1通过销2与固定盒体10连接，下加载组件5通过销2与杠杆8连接，上加载组件1和下加载组件5的销孔设有润滑轴承，使上加载组件1与固定盒体10相连端沿销2旋转，下加载组件5与杠杆8相连端沿销2旋转。

本发明各部分间隙依据标准通过垫片进行调整。

固定连接为成排螺栓固定连接。

一种用于隔框典型角形连接件的疲劳试验夹具的使用方法，包括如下步骤：

s1将角形连接件9的水平部分放入固定盒体10内，并通过多个螺栓与固定盒体10固定连接；

s2将侧板4侧面通过多个螺栓与角形连接件9的水平部分连接；

s3将侧板4底面通过多个螺栓固定在固定盒体10内；

s4将角形连接件9的垂直部分通过多个螺栓固定于杠杆8凹槽内；

s5将上加载组件1通过销2与固定盒体10上端相连，将下加载组件5通过销2与杠杆8下端相连，完成整套夹具的组装；

s6将加载组件（上加载组件、下加载组件）通过液压夹头固定在疲劳试验机7上；

s7开启疲劳试验机7进行测试。

在加载的过程中与角形连接件相连的盒体10及杠杆8会随着上加载组件1、下加载组件5的位移而移动，如图1所示，正确模拟角形连接件在飞机上实际的受力状态。另外，为提高本发明的安全性，夹具棱边均设有倒圆角。