[发明专利]金属材料轴向变应力比的振动疲劳试验装置及其安装方法

说明书

本发明公开一种金属材料轴向变应力比的振动疲劳试验装置，包括框架底板、框架、质量块、副试样以及锁紧块，其中框架底板固定安装于一振动台上，框架安装于框架底板上，框架顶部安装有锁紧块，副试样竖直安装于框架底板上，副试样上端安装有质量块，质量块与锁紧块之间安装试样；框架整体呈倒U形，倒U形顶部设有用于安装锁紧块的开口；倒U形底部两侧分别通过第一螺钉与框架底板固连；锁紧块外观为T形圆台，T形圆台上部外沿通过第二螺钉与框架连接；T形圆台设有中心孔，中心孔内设有用于固定试样的台肩。本发明同时兼具改变试验应力比的功能，实现应力比的任意调节，面对不同的试验频率要求时可通过调节几个参数实现对试验频率的控制。

技术领域

本发明涉及一种振动疲劳试验设备，具体为一种金属材料轴向变应力比的振动疲劳试验装置及其安装方法。

背景技术

疲劳失效是机械产品的典型失效模式之一，零部件在承受一定的较低周期性载荷时，即可能发生疲劳失效。

目前零件疲劳寿命的预估方式大致为：首先分析零件所承受的载荷历程；随后根据Miner准则，结合试验获得的材料S-N曲线数据以及各修正参数，计算出一定时间内的零件疲劳损伤；最终即可根据疲劳损伤计算出零件的预估寿命。

而材料S-N曲线的获取，一般通过在疲劳试验机上对材料试样进行疲劳试验来实现。目前常用的单轴疲劳试验机的加载方式为对试样两端进行拉压加载，控制方式一般为力控制或者位移控制。但是在实际服役中，零件受载时所产生的应力不是一成不变的，其可能受到零件自身特性的变化而改变，比如当零件产生一定微裂纹时其动力学特性将随之改变，因此最初所得的应力将不再准确。

此外，目前广泛使用的疲劳试验机的工作频率在几十到一百赫兹左右。假设试验频率为50Hz，要想完成10⁷次循环，总试验时间大概需要两天半；如果进行超高周疲劳试验，则需要更长的时间，由此来看，普通疲劳试验需要的时间成本较高。

从另一个角度来说，多数零件在工作中会承受较高频率的载荷，而普通疲劳试验机往往达不到这样的高频输出，因此试验结果同实际工作寿命可能存在有一定的差异性，因此需要改变原有的疲劳试验的加载方式，提升载荷频率，以便达到试验同实际工况的等效性要求。

发明内容

针对现有技术中普通疲劳试验机达不到高频输出、试验结果同实际工作寿命存在有一定的差异性等不足，本发明要解决的问题是提供一种提升载荷频率以便达到试验同实际工况的等效性要求的金属材料轴向变应力比的振动疲劳试验装置及其安装方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种金属材料轴向变应力比的振动疲劳试验装置，包括框架底板、框架、质量块、副试样以及锁紧块，其中框架底板固定安装于一振动台上，框架安装于框架底板上，框架顶部安装有锁紧块，副试样竖直安装于框架底板上，副试样上端安装有质量块，质量块与锁紧块之间安装试样。

框架整体呈倒U形，倒U形顶部设有用于安装锁紧块的开口；倒U形底部两侧分别通过第一螺钉与框架底板固连。

锁紧块外观为T形圆台，T形圆台上部外沿通过第二螺钉与框架连接；T形圆台设有中心孔，中心孔内设有用于固定试样的台肩。

T形圆台上部外沿同心圆圆周位置设有多个圆弧形安装孔。

框架底板与副试样、副试样与质量块、质量块与试样的连接界面处均安装有防松螺母。

副试样与试样的材料相同，副试样比试样直径粗、长度长。

本发明一种金属材料轴向变应力比的振动疲劳试验装置的安装方法，包括以下步骤：

1)使用螺钉联接框架底板与框架，并将框架底板安装在振动台上，同时检验安装的垂直度；

2)在试样上粘贴应变片，需保证应变片的方向与试样轴向方向一致；