[发明专利]螺栓纯弯曲疲劳试验工装与系统

说明书

本发明提供一种螺栓纯弯曲疲劳试验工装与系统，所述试验工装包括：相互平行的上板与下板，上板的定位端与下板的定位端分别设有位置相对应的上定位孔与下定位孔，以供测试螺栓穿过并定位；相互咬合的两个槽块与两个凸块，分别固定或者一体成型在所述下板、上板上，并位于所述上定位孔、下定位孔的两侧，使两处咬合点的连线垂直于所述测试螺栓的中心轴线。所述系统是在所述上板的另一端接收所述MTS试验机的纵向试验信号而形成。通过采用上述结构，本发明能够在通用的MTS疲劳试验机上可以进行螺栓弯曲疲劳强度的测试。

技术领域

本发明涉及一种测试纯弯曲载荷作用下螺栓疲劳强度的夹具与系统，特别涉及一种在预紧力下测试高强度螺栓弯曲疲劳强度的夹具与系统。

背景技术

螺栓连接是机械设备中广泛应用的一种连接形式，其中，高强度螺栓是汽车、航空、冶金设备、钢结构行业中最常见最重要的连接方式。在实际工程中，高强度螺栓在很高的预紧力的基础上，还要承受外界各种反复载荷的作用，如拉压、弯曲、剪切及冲击载荷，或者同时承受上述几种载荷反复作用。在这些载荷类型中，由于螺栓几何结构的特点，弯曲载荷的出现对于螺栓来说是灾难性的。而对于纯弯曲载荷下螺栓的疲劳强度，由于实现螺栓纯弯曲存在困难，国内外目前并没有标准的测试方法，且无法找到公开的螺栓弯曲实验数据。

德国的M.Kampf等人，基于典型螺栓的工况，在实验中首次实现了静拉力与纯波动弯曲载荷的叠加。这种负载形式通常出现在中心预紧并受外部弯矩负载的螺栓联接中。图1所示是M.Kampf等人测试螺栓弯曲疲劳强度的测试机构。为了实现静拉力与波动纯弯曲的叠加，该测试机构采用如下的结构：螺栓夹紧于两个铰支盘之间，以便整个实验期间螺栓上作用一静拉伸预应力；力流在无附带夹紧件的情况下经十字弹簧而封闭，其纵向板簧上贴有应变片，用以测量实际动静拉伸载荷。所施加的弯曲角经十字弹簧横向板上的应变片控制调节，其值由一光标显示读出。实验负荷由一类似于装配预紧力的静拉伸载荷和一动弯载荷组合成。

但是这里的弯曲振动应力是由单一振动弯曲形变引起的。实验受实验装置的限制，在动态弯曲的同时伴随着一动态拉伸，其值约是弯曲载荷的10％，不能算作较为理想的纯弯曲载荷加载状况，因此得出的弯曲疲劳强度具有较大的误差。

并且此试验机构具有唯一性，需要特殊的定制专门的试验机构及工装，不具有普遍性。综上所述，现阶段针对螺栓弯曲疲劳强度的测试，一方面测试方法不尽理想，且没有形成相关的试验标准；另一方面，现有的螺栓弯曲疲劳强度的测试不具有普遍性，不能模拟各行业中高强螺栓连接的实际工况。

因此，设计一种有效的螺栓纯弯曲疲劳强度测试结构，提出一种新型的螺栓纯弯曲疲劳强度测试系统，对于完善螺栓疲劳强度测量体系，准确测量螺栓疲劳寿命具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种螺栓纯弯曲疲劳试验工装与系统，其能够适配于MTS疲劳试验机，解决现有测试结构仅适用于特定试验机构以及无法实现纯弯曲加载的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种螺栓纯弯曲疲劳试验工装，其特征在于，包括：

相互平行的上板与下板，上板的一端为定位端，另一端为受压端，下板的一端为定位端，另一端为固定端，上板的定位端与下板的定位端分别设有位置相对应的上定位孔与下定位孔，以供测试螺栓穿过并定位；

形状相同的两个槽块，固定或者一体成型在所述下板的上平面上，并位于所述上定位孔的两侧，每个槽块的上表面形成有一个咬合槽；

形状相同的两个凸块，固定或者一体成型在所述上板的下平面上，并位于所述下定位孔的两侧，每个凸块的下表面形成有一个咬合齿，两个咬合齿分别咬合在两个咬合槽中，且两处咬合点的连线垂直于所述测试螺栓的中心轴线。