一种双试验段棒状疲劳试样的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于金属材料中厚板疲劳性能测试技术领域，尤其涉及一种双试验段棒状疲劳试样。
【背景技术】
[0002]疲劳是材料在应力不断变化过程中的一种主要破坏形式之一。许多大型结构和零件的失效均是疲劳破坏，在其服役周期内其工作应力往往低于材料的屈服强度。零部件在循环载荷条件下，经过长时间的运行发生失效的现象称为金属的疲劳。疲劳破坏的特点是周期较长，不易觉察，且危害性极大，因此对于重点钢结构的母材或焊接接头都必须经过疲劳性能的评估，目前主要评估方法就是做疲劳试验。
[0003]疲劳强度设计是建立在试验基础上的一门科学。只有模拟真实的载荷及环境，对被研制的设备或零部件进行实物试验，才能正确评价材料真实的疲劳特性，验证疲劳设计的预期效果。但是，由于整机试验的成本太高，而零部件的疲劳试验虽不如整机试验接近实际，却比用标准试样更接近工况，所以，关键零部件的疲劳试验是疲劳设计中的一个重要环节。在零部件的疲劳试验中，要消耗大量的零部件试样，对于不同的设计方案，又要制作不同结构的试样，很不方便。因此，如图1所示，一般多用结构简单、造价低廉的标准试样在正弦波载荷下进行疲劳试验，以提供疲劳性能数据和疲劳设计数据，图1中，X—时间、Y—应力、1一单次应力循环、2—最大应力omax(N/mm2)、3—平均应*om(N/mm2)、4一最小应*omin(N/mm2)、5—应力幅030/1111112)、6—应力范围Δ o(N/mm2)。由此可见，疲劳试验在疲劳研究和疲劳设计中占有举足轻重的地位。
[0004]目前，疲劳试验存在最大的问题就是周期太长，一般情况下做出某种金属材料的疲劳极限强度需要10件左右的试样，每件试样需要承受一千万次的循环载荷，按试验频率100Hz计算，试验机需要每天24小时不停的运转长达11.5天，这还不包括装夹试样间隙和设备维护的时间。并且随着人们对结构安全的重视和下游客户对产品要求越来越高，疲劳试验的需求也在逐年递增，每年会有十几组甚至几十组的钢种需要疲劳数据，试验需求日益增长和试验效率低的矛盾日益突出，严重制约了产品研发的进度。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种双试验段棒状疲劳试样，它能在满足标准规定的前提下，大大提高试验效率，缩短试验周期。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种双试验段棒状疲劳试样，包括同轴设置的两个试验段，每个试验段的外端设置有夹持端，两个试验段的内端之间设置有备用夹持端，所述夹持端和备用夹持端的外周均设有螺纹。
[0008]按上述技术方案，所述试验段包括等截面的中间段以及设置在所述中间段两端的延展段，所述延展段的外周面为光滑曲面。
[0009]按上述技术方案，所述中间段的直径为夹持端直径的一半。
[0010]本实用新型具有以下有益效果:本实用新型通过将两根试样“串联”在一起，在两个试样之间增加了备用夹持端，采用本实用新型进行疲劳试验时，当其中一个试验段发生失效后，可以将备用夹持端从中间切断，让备用夹持端旋入试验机夹具内，对未失效的另一个试验段继续进行试验，当另一个试验段失效，则试验结束，前者的寿命值为试验中断前的循环次数，而后者失效的寿命为中断前后寿命的总和，也就是说两件试样在同一个时间段里就经历了绝大多数的疲劳寿命周期，考虑到同种试样在疲劳寿命末期失效的时间不会相差很大，因此可以说以前一件试样所经历的时间周期内可以完成两件试样，大大提高了试验效率，缩短了试验周期。
【附图说明】
[0011]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0012]图1是疲劳应力循环图；
[0013]图2是本实用新型实施例的结构示意图；
[0014]图3是本实用新型实施例的试验周期示意图；
[0015]图4为传统试样的试验周期示意图。
[0016]图中:1-夹持端、2-备用夹持端、3-试验段。
【具体实施方式】
[0017]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0018]在本实用新型的较佳实施例中，如图2所示，一种双试验段棒状疲劳试样，包括同轴设置的两个试验段3，每个试验段3的外端设置有夹持端1，两个试验段3的内端之间设置有备用夹持端2，夹持端1和备用夹持端2的外周均设有螺纹。
[0019]在本实用新型的优选实施例中，如图2所示，试验段3包括等截面的中间段以及设置在中间段两端的延展段，延展段的外周面为光滑曲面，其中，中间段的直径为夹持端直径的一半。
[0020]如图3所示，采用本实用新型进行的试验方法为:
[0021]1、将本实用新型两外端的夹持端旋进试验夹具，在所需的载荷条件下进行疲劳试验，试验控制参数等与传统疲劳试验相同；
[0022]2、当两个试验段其中之一出现疲劳失效(出现疲劳失效的试验段记为试验段A，未失效的试验段记为试验段B)，则试验机停止，记下当前的循环寿命N1;
[0023]3、旋出试样，从备用夹持端中间将试样切开，保留未失效的试验段B，此时，保留继续试验的部分为一标准的传统疲劳棒状试样；
[0024]4、将保留的部分两端(包含切出的备用夹持端)再次旋入试验机夹具内，在同样的载荷条件下重新开始试验；
[0025]5、当试验段B失效时，试验机停止，记录此时的循环次数为ΛΝ，取下试样，试验完毕；
[0026]6、数据处理得出两个有效数据N1和Ν1+ΛΝ，其分别为试验段A和试验段B在该载荷条件下的疲劳寿命。
[0027]如图3、图4所示，分别为本实用新型和传统疲劳试样所需周期的示意图，按照传统的疲劳试样进行试验，得出N1和N2两个寿命值所需总时间T1为:T1=N1+N2，而本实用新型进行试验，试验段二 N1阶段的寿命同试验段一同时测完，后面只需进行ΛΝ的寿命得出同样的结果所需的总时间T2为:Τ2 = Ν2 = Ν1+ΛΝ。
[0028]由于两件试样材质相同且承受相同的疲劳载荷，因此有:ΛΝ<<Ν1或者N1?Ν2，则有:Τ2/Τ1 = (Ν1+ΛΝ)/(Ν1+Ν2) ? 1/2。由此可见，本实用新型所需的时间仅为传统疲劳试样的一半左右，大大提高了试验效率，缩短了试验周期。
[0029]本实用新型可以极大提高疲劳试验的试验效率，缩短新产品的研发周期，节约了大量的时间成本;同时，可以提高设备利用率，减少设备购置成本。
[0030]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种双试验段棒状疲劳试样，其特征在于，所述试样包括同轴设置的两个试验段，每个试验段的外端设置有夹持端，两个试验段的内端之间设置有备用夹持端，所述夹持端和备用夹持端的外周均设有螺纹。2.根据权利要求1所述的试样，其特征在于，所述试验段包括等截面的中间段以及设置在所述中间段两端的延展段，所述延展段的外周面为光滑曲面。3.根据权利要求2所述的试样，其特征在于，所述中间段的直径为夹持端直径的一半。
【专利摘要】本实用新型公开了一种双试验段棒状疲劳试样，包括同轴设置的两个试验段，每个试验段的外端设置有夹持端，两个试验段的内端之间设置有备用夹持端，所述夹持端和备用夹持端的外周均设有螺纹。本实用新型能在满足标准规定的前提下，大大提高试验效率，缩短试验周期。
【IPC分类】G01N3/02
【公开号】CN205138884
【申请号】CN201520966431
【发明人】余立, 吴立新, 李荣锋, 薛欢, 杜丽影, 刘冬, 凃应宏
【申请人】武汉钢铁(集团)公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月27日