一种零部件疲劳试验裂纹监测方法与流程

本发明属于材料试验领域，特别涉及疲劳试验裂纹监测方法。

背景技术：

零部件疲劳试验中，裂纹的监测一直是关注的焦点，裂纹的在线监测是公认的难点。在零部件疲劳试验中，裂纹发现不及时，容易造成被测试件和工装甚至加载设备的损坏，同时也导致零部件实际寿命存在一定的不准确性，影响最终的试验结果。目前零部件裂纹的监测一般靠人工采用肉眼来定时进行观察，出现裂纹后手动停机，疲劳试验试验时一般24小时不停机，需要试验人员随时对零部件的状态进行监控，防止裂纹过大导致零部件、工装或者试验设备的损坏,一方面浪费大量的人力资源,另外还存在着一定的安全隐患。也增加了试验的人力投入,同时裂纹判断标准无法定量,造成试验的精准度下降。

微小的裂纹在宏观上的特性方面表现并不明显，例如振动、位移等。另外同一种零部件，其裂纹产生部位有时并不一致，而且裂纹有时产生于无法直接观测的位置，采用摄像技术或者应变技术也难于实现裂纹的完全在线监测。

以发动机机体疲劳试验为例，当试验过程中机体产生微小裂纹时，机体的整个强度并没有很快地减弱，而是能够在预定载荷下继续运行，当机体的裂纹扩展至一定程度时，机体裂纹才会在宏观上表现出明显的特性。如果零部件裂纹发现不及时，会影响疲劳试验中零部件的寿命，进一步影响疲劳试验结果的准确性，甚至有可能得出错误的结论。

可见，现有技术采用的方法具有试验安全性无法保证、浪费人力、裂纹长度难于精确控制,试验结果的精准度不高等缺陷。

技术实现要素：

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提出的方法旨在解决零部件疲劳试验中裂纹在线监测的难点问题，实现零部件疲劳试验无人值守。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种零部件疲劳试验裂纹监测方法，所述方法包括如下步骤：

1)安装试验设备，包括加载设备、试验工装以及被测零部件；保证来自泵站的液压油的压力能够顺利增压并传递到被测零部件上；

2)开启试验程序，通过调整伺服阀来调整液压油油压的大小以及波形；

3)按照预定载荷进行加载，开启试验设备，观测开启后活塞杆的位移幅值量；

4)停机，设置活塞杆的位移幅值限值，并设置程序当活塞杆位移幅值超过限值时，设备自动停机；

5)再次开启设备，按照预定载荷进行加载，进行试验；

6)当被测试件出现小裂纹时，活塞杆位移幅值超限，设备自动停机。

进一步，所述方法还包括：拆下被测零部件进行详细检查，检查裂纹的起始位置及大小以用于进一步分析。

进一步，步骤2)中的波形采用正弦波，还可以采用如方波、三角波以及除正弦波、方波和三角波外的其他波形。

进一步，步骤4)中的限值比开启后的位移幅值大1-5毫米。

本发明基于的监测原理为：当被测试件产生裂纹及裂纹扩展过程中,被测试件的刚度会有一定下降,加载活塞杆的位移幅值会相应增大,对加载活塞杆的位移幅值的限值进行设定,当位移幅值超过设置的限值时,通过程序控制实现自动停机,从而达到疲劳试验中裂纹监测的效果。

本发明的优点在于：

1.节省了大量的人力，通过监测增压活塞杆的幅值变化情况，可以设定一定的限位值，配合一定的控制手段可以达到零部件疲劳试验无人值守的效果。

2.提高了零部件疲劳试验的安全性。零部件试验过程中发生裂纹时能够自动停机，无需人靠近零部件肉眼观测，避免了零部件发生断裂时伤人的可能性，大大提高了试验的安全系数。

3.提供了试验的准确性。通过设定不同的活塞杆位移的幅值极限，可以控制零部件裂纹的长度大小，使得每个试验点的一致性增强，提高了试验的准确性。

4.适用性广，本发明可以推广至类似的液压疲劳试验，也可为其它试验中裂纹监测提供思路。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明实施方式的零部件裂纹监测方法采用的设备示意图。

附图2示出了根据本发明实施方式的零部件裂纹监测方法控制过程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出一种零部件疲劳试验裂纹监测方法，该方法采用的设备参考附图1所示，液压泵站(未示出)产生的低压油1通过增压活塞杆2和伺服阀3的共同作用后在高压油腔4产生一定波形的高压油，通过油管5输入到疲劳试验的工装油腔6里，并传递到零部件7上，模拟零部件在真实过程中的受载情况。增压活塞杆2的底端连有位移传感器8。当零部件产生裂纹时，由于零部件的局部刚度变弱，工装油腔6里的油量变化会有一定的增加，由于油缸高压油腔4靠近增压活塞杆2顶部的部位截面积远小于工装油腔6的截面积，根据油的不可压缩性及质量守恒原理,工装油腔6里油量的微小变化会引起到活塞杆顶部的油量的较大变化，也就是增压活塞杆2的位移会有较大变化，因此通过监测增压活塞杆2的位移幅值情况即能实现零部件裂纹的监测。

具体监测方法控制过程参考图2，增压缸9通过控制增压活塞杆2的位移输出一定波形的油压，本实施方式采用正弦波，当然还可以采用如方波、三角波以及除正弦波、方波和三角波外的其他波形。当零部件产生裂纹时，活塞杆的位移幅值增大，达到设定的极限时，系统发出停机命令给控制器，从而达到零部件一旦发生裂纹即能立即停机的目的。具体操作中，可按照如下详细方法步骤实施本实施方式：

1)安装试验设备，包括加载设备、试验工装以及被测发动机机体，保证来自泵站的液压油的压力能够顺利增压并传递到被测机体上；

2)开启试验程序，通过调整伺服阀来调整液压油油压的大小以及波形，本实施方式采用正弦波；

3)按照预定载荷进行加载，开启试验设备，观测开启后增压活塞杆的位移幅值量；

4)停机，设置活塞杆的位移幅值限值，根据本实施方式的发动机机体，设定限值比开启后的位移幅值大3毫米，并设置程序当活塞杆位移幅值超过限值时，设备自动停机；

5)再次开启设备，按照预定载荷进行加载，进行试验；

6)当被测试机体出现小裂纹时，活塞杆位移幅值超过3毫米时，设备自动停机；

7)拆下试验被测试机体进行详细检查，检查裂纹的起始位置及大小等用于进一步分析

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。