[发明专利]车身薄板疲劳试验装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及车身薄板材料疲劳试验技术领域，特别涉及一种车身薄板疲劳试验装置及测试方法，用于开展车身薄板材料拉拉和拉压疲劳试验。

背景技术

轿车车身普遍采用厚度较小的冷轧或少量热轧薄钢板焊接而成，车身CAE耐久性分析需要车身薄板材料的疲劳试验数据作为数据输入来计算分析。

车身薄板在实际工况中的受力状态处于拉拉或拉压两种受力状态，目前对这两种受力工况的试验均采用标准材料试样通过类似楔形的试验夹具在疲劳试验机上进行试验，薄板材料疲劳试验过程中试样失效通常发生在试样侧向边缘处，对于同一批次材料试样虽然试样制作过程中一致性较容易保证，但在试样装夹过程中对中不容易控制，装夹状态不同，导致同批次各试样受力状态不一致，也会对同一批次试验结果产生影响。

在拉压疲劳试验过程中，由于薄板材料易发生弯曲失稳，因此需要对材料试样进行防弯曲约束，防弯曲约束主要是对试样表面法线方向失稳的约束。传统的防弯曲约束主要是对材料样件通过两平面夹板夹持进行纵向固定，但是这种固定方法易影响试样侧向边缘部分的受力状态，并且由于防弯曲夹具在夹持时本身存在横向弯曲变形，导致对试样的纵向约束贴合性不好而使试样的受力状态不均匀，中间受力小，边缘部分受力大，未充分考虑试样与约束间的摩擦力影响，都会对试验过程产生影响；车身薄板普遍塑性较好，塑性好的材料普遍刚性差，在进行疲劳试验测试中不同于刚性好的材料，在试验过程中较难标定，传统方法标定导致试验效率低；塑性好的薄板材料在进行疲劳试验过程中疲劳裂纹扩展不同于刚性强的材料，一旦形成疲劳裂纹将很快扩展至失稳，传统方法缺乏对塑性薄板材料条件疲劳极限的合理确定。

发明内容

为了保证车身薄板材料试验过程的一致性和减少额外因素对试验结果的影响，提高试验效率和节约试验成本，本发明提供了一种车身薄板疲劳试验装置及测试方法。

所述技术方案如下：

一方面，提供了一种车身薄板疲劳试验装置，所述试验装置包括对中装置和防弯曲约束装置，所述对中装置包括：

立柱，其上设有与夹持于所述疲劳试样上的两夹具对应贴合的基准平面，用于保持两所述夹具位于同一基准平面上，用于保证疲劳试样的中线与所述基准平面平行；

两对中卡块，其垂直设置于所述立柱的基准平面上，两所述对中卡块的自由端分别与位于两夹具之间的疲劳试样的侧面相贴合，使疲劳试样对中于试验夹具的基准平面。

所述防弯曲约束装置，其包括两个形状相同的支撑板，用来夹持位于两所述夹具之间的疲劳试样；

每个所述支撑板的整个板面长度方向上分别成型一个平面凸台，所述平面凸台分布于所述支撑板的板面中部，用于与疲劳试样的平面相贴合；

所述支撑板的两侧面分别设有固定板，用于将疲劳试样夹持固定于两所述支撑板的平面凸台上。

优选地，所述支撑板的每一侧各成型有两个固定板，所述固定板是由所述支撑板的两侧面在垂直于疲劳试样拉伸方向上向外延伸而成，所述支撑板两侧的固定板对称于所述支撑板的中线。

所述平面凸台的宽度小于疲劳试样应力集中部分的最小宽度。

另一方面，还提供了一种车身薄板疲劳测试方法，所述方法包括：

选取薄板疲劳试样，测定其静拉伸曲线；通过实际材料力学性能对试验力进行标定，并选取初始试验力和设定条件疲劳极限；通过疲劳试验装置对疲劳试样进行夹紧和对中处理，再经试验机对疲劳试样进行疲劳测试。

所述的对试验力进行标定并选取初始试验力，其具体方法如下：

设定薄板材料的延伸率；

根据所测薄板材料的静拉伸曲线确定其延伸率；

对所测材料的延伸率与所设定的延伸率进行比较；

若所测材料的延伸率小于所设定的延伸率，所选取的初始试验力小于所测薄板材料的弹性极限值；若所测材料的延伸率大于所设定的延伸率，所选取的初始试验力大于所测薄板材料的弹性极限。

优选地，所述的薄板材料的设定延伸率为所测疲劳试样的30%。

所述的通过疲劳试验装置对疲劳试样进行夹紧和对中处理具体包括：

对疲劳试样进行拉拉疲劳试验时，通过对中装置对疲劳试样进行对中处理；

对疲劳试验进行拉压疲劳试验时，首先对疲劳试样通过防弯曲约束装置进行防弯曲处理，然后通过对中装置对疲劳试样进行对中处理。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：