[发明专利]一种圆棒试件高温拉压疲劳试验夹具及试验方法

说明书

本发明公开了一种圆棒试件高温拉压疲劳试验夹具及试验方法，实现对圆棒试件在高温条件下的拉伸/压缩疲劳试验。疲劳机液压夹头夹紧连杆的光棒端，并通过螺纹与转接头相连，套筒直接套入转接头；试件的螺纹段下半部分通过螺纹与转接头连接，上半部分通过螺纹与承压圆盘连接，在一定拉力下拧紧；短螺栓拧入承压圆盘周向螺纹孔，下端与套筒顶端接触，消除螺纹间隙。本发明满足多种尺寸的圆棒试件的稳定夹持，并实现其在高温条件下的单轴拉伸、拉伸/压缩疲劳。

技术领域

本发明涉及金属材料疲劳性能试验设备，尤其是金属材料的单轴高温拉伸/压缩疲劳试验夹具的设计制造领域。

背景技术

航空发动机涡轮盘服役条件恶劣(高温、高压、高转速等)，涡轮盘材料承受着交变的机械载荷与热载荷。开展涡轮盘材料在复杂极端工况下的疲劳试验，以研究其疲劳性能，具有十分重要的意义，研究成果可支撑先进航空发动机涡轮盘材料的结构强度设计与疲劳寿命预测。

对圆棒试件的拉伸/压缩疲劳夹具的设计存在以下显著问题：(1)如何消除试件与夹具的螺纹连接间隙，以开展拉伸/压缩疲劳试验。(2)如何在试验时保证试件温度的均匀性，即试件主体和部分夹具需要同时置于高温炉内。(3)如何简化夹具和试件设计，保证夹具的通用性和适用性。查阅了已有专利文献，并未发现可以能够解决上述两个核心问题的圆棒试件高温夹具，因此有必要设计一种适用于圆棒试件的高温拉伸/压缩疲劳试验夹具。

实用新型CN 2767993Y设计了一种测试薄壁管材高温拉伸性能的夹具，用于测试薄壁管材(壁厚小于2mm)的全管段试样高温拉伸性能。由于全管段试样的结构与标准圆棒试件具有明显差异，导致该专利无法夹持圆棒试件，并且试件依赖于摩擦力夹紧，在较高载荷条件下容易发生打滑。此外，该专利的夹持方案也不能满足施加压缩载荷的需要。

发明专利CN 200810167020.2设计了一种金属薄壁管材试样轴向拉压疲劳试验夹具，通过一对分别具有凹凸面的楔形夹块压紧薄壁管试件，用于测试管壁拉压性能。该夹具设计方案不能用于标准圆棒试件的夹持，并且夹具需要较高的加工成本。

发明专利CN 104101532 A设计了一种金属薄壁管材试样高温高压水轴向拉压疲劳试验夹具。该专利同样也不适用于标准圆棒试件的夹持。

实用新型CN200920079962.5设计了一种金属薄壁等壁厚管材高温疲劳试验夹具。该专利无法满足标准圆棒试件的夹持，且不能提供压缩载荷。

实用新型CN 201867334 U设计了一种多功能材料疲劳试验引伸夹具。该专利无法满足标准圆棒试件的夹持，且不能提供压缩载荷。

实用新型CN201420569830.1设计了一种轴向疲劳性能试验用夹具。该专利考虑了试件螺纹段的间隙对疲劳试验过程的影响，但是从试件到疲劳机的螺纹转接结构较多，该部分的间隙未考虑消除，因此无法进行拉伸/压缩疲劳试验。

综上，现有技术不能满足圆棒试件在高温环境下的拉伸/压缩疲劳试验的需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种圆棒试件的高温拉压疲劳试验夹具及试验方法，满足空心圆棒试件高温条件下的拉伸/压缩疲劳试验需求，且夹具同样可以置于高温环境下，保证试件温度的均匀性和稳定性；同时夹具结构相对简单，可以适用于多种型号和类型的疲劳试验机。