[发明专利]基于弯曲变形的高温微动疲劳试验装置和试验方法

说明书

本发明涉及微动试验技术领域，提出一种基于弯曲变形的高温微动疲劳试验装置和试验方法，该高温微动疲劳试验装置包括高温炉以及弯曲微动单元，弯曲微动单元包括夹具、驱动机构以及测量单元；夹具设置在高温炉内，用于夹持试验件使试验件呈悬臂梁形式；驱动机构设置在高温炉外，用于向试验件施加单侧的周期性载荷以使试验件弯曲变形并与夹具产生微动磨损；测量单元用于测量试验件在微动磨损作用下的弯曲疲劳寿命。该实验装置具有结构简单、体积小，便于实现等优点。

技术领域

本发明涉及微动试验技术领域，尤其涉及一种基于弯曲变形的高温微动疲劳试验装置和基于弯曲变形的高温微动疲劳试验方法。

背景技术

微动疲劳是机械领域出现较为频繁的一种疲劳失效形式。相比普通疲劳失效，接触区域应力较大，且具有较大的应力梯度，使得裂纹的萌生和扩展更为迅速，从而大大降低了构件寿命。在航空发动机领域，连接叶片和轮盘的榫连接结构受发动机工况变化和振动载荷的作用，在接触面上会出现微动疲劳。由此可以看出，通过试验研究微动疲劳的行为、裂纹形核机理、寿命预测方法等对机械结构寿命的研究有着重要意义。

目前，现有的微动疲劳试验主要是拉拉载荷或拉压载荷。已有的微动疲劳试验方法主要包括材料级和结构模拟件级试验方法两种。而结构级微动疲劳试验装置整体尺寸巨大，占用空间大；直接采用结构件或形状近似的模拟件进行试验，试验成本较高；结构件微动疲劳损伤失效机理复杂，受多种因素综合影响，不方便研究微动疲劳失效机理；同时由于结构件(如航空发动机涡轮叶片/涡轮盘模拟件等)形状复杂，加热方式只能采用电感加热，容易导致试验件温度分布不够均匀，影响了试验结果的可信度。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的没有用于弯曲变形的不足，提供一种用于弯曲变形的基于弯曲变形的高温微动疲劳试验装置和基于弯曲变形的高温微动疲劳试验方法。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种基于弯曲变形的高温微动疲劳试验装置，包括：

高温炉；

弯曲微动单元，包括夹具、驱动机构以及测量单元；

所述夹具设置在所述高温炉内，用于夹持试验件使所述试验件呈悬臂梁形式；

所述驱动机构设置在高温炉外，用于向所述试验件施加单侧的周期性载荷以使所述试验件弯曲变形并与所述夹具产生微动磨损；

所述测量单元用于测量所述试验件在微动磨损作用下的弯曲疲劳寿命。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高温炉上设置有用于供驱动机构穿过的通孔，所述驱动机构包括：

连接杆，具有第一端以及与第一端相对设置的第二端，所述第一端伸入所述高温炉内并与所述试验件抵靠，所述第二端伸出所述高温炉外；

作动筒，连接于所述第二端，用于向所述试验件施加单侧的周期性载荷。

在本公开的一种示例性实施例中，所述试验装置还包括：

第一冷却机构，设于所述作动筒的靠近所述连接杆的一端。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一冷却机构包括：

冷却环，套设于所述作动筒的驱动端；

容纳腔，设于所述冷却环内，形成与所述冷却环相适应的环状，用于容纳冷却液；

流入口，设于所述冷却环的远离所述作动筒的一侧，并与所述容纳腔连通；