[发明专利]一种避免产生弯曲应力的双轴预应力施加装置

说明书

一种避免产生弯曲应力的双轴预应力施加装置，包括基座、滑轨、滑块、应力施加组件、载荷传感器、活动夹具、压片及紧固螺栓，基座为L型，基座上设置有带槽的凸台用于放置试样；载荷传感器一端与活动夹具连接，另一端与应力施加组件连接，并配备有相应的载荷显示器；活动夹具通过螺纹与载荷传感器连接，上端加工出矩形凹槽，与十字型试样端部的矩形接头配合；压片通过紧固螺栓与基座连接；基座上固定有滑轨，连接块及活动夹具与滑块配合；十字型试样两端安装在基座上，另外两端安装在活动夹具上。本发明施加拉、压应力的方式简单、方便，不产生额外的弯曲应力，且无需频繁更换应力施加组件，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及材料力学测试装置领域，具体涉及一种避免产生弯曲应力的双轴预应力施加装置。

背景技术

残余应力的存在会影响服役工件的加工精度和尺寸精度，使工件发生变形。残余应力的存在会加速零件脆性开裂从而降低零件的疲劳强度，、影响工件的寿命。准确测试零件内残余应力的大小及方向，对工程领域具有重要影响。目前仪器化压痕法这一非破坏性的残余应力检测方法得到广泛研究，为了标定这种残余应力检测方法，必须需要知道试样内部的残余应力的大小和方向。通常需要借助残余应力引入装置对试样施加预应力来模拟残余应力。

目前的残余应力施加装置主要通过弯曲和拉压两种方式产生应力，利用弯曲试样的方法引入的残余应力在试样表面分布不均，且需通过计算得到应力大小，误差较大。利用拉压的方法可在试样内部产生均匀的残余应力，目前现有的双轴拉压的应力施加装置在对十字型试样施加应力时，由于十字型试样自由度完全受限，导致试样中心位置在拉力的作用下发生偏移，从而会在十字型试样一侧引入弯曲应力，最终影响测试结果。因此，有必要设计一种既能对试样施加双轴拉、压应力又不引入其他干扰应力的装置，以提高对残余应力检测的准确性。

发明内容

为了克服现有的一维拉压残余应力施加装置无法引入更复杂的平面残余应力以及二维拉压残余应力施加装置容易在试样中引入弯曲应力从而影响测试结果的不足，本发明提出一种避免产生弯曲应力的双轴预应力施加装置，在试样夹具上留有一定的间隙，使试样在拉伸过程中不因中心位置的移动而引入额外的弯曲应力，并以施加的残余应力作为约定真值，用于仪器化压入设备检测试样残余应力的准确性和可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种避免产生弯曲应力的双轴预应力施加装置，包括基座、滑轨、滑块、应力施加组件、载荷传感器、活动夹具、压片及紧固螺栓，所述基座为L型，基座上设置有带槽的凸台用于放置试样；

所述应力施加组件包括驱动电机、联轴器、丝杠及连接块，所述连接块中心设有螺纹通孔且左端与丝杠连接，右端与载荷传感器连接，通过驱动电机带动丝杠转动，进一步带动连接块在丝杠中运动，产生的拉力或压力通过载荷传感器和活动夹具作用于试样；

所述载荷传感器一端与活动夹具连接，另一端与应力施加组件连接，并配备有相应的载荷显示器；

所述活动夹具通过螺纹与载荷传感器连接，上端加工出矩形凹槽，与十字型试样端部的矩形接头配合，用于对试样施加拉、压应力；

所述压片通过紧固螺栓与基座连接，用于压紧十字型试样；

所述基座上固定有滑轨，所述连接块及活动夹具与所述滑块配合，于滑轨上移动用于传递拉、压应力；

所述十字型试样两端安装在基座上，另外两端安装在活动夹具上。

进一步，所述应力施加组件包括驱动电机、联轴器、丝杠及连接块，所述连接块中心设有螺纹通孔且左端与丝杠连接，右端与载荷传感器连接，通过驱动电机带动丝杠转动，进一步带动连接块在丝杠中运动，产生的拉力或压力通过载荷传感器和活动夹具作用于试样；

再进一步，所述应力施加组件施加的拉压载荷位于十字型试样的水平中心面与竖直对称面交汇处。