[发明专利]高温原位微动疲劳实验系统

说明书

一种高温原位微动疲劳实验系统，包括：试件、微动疲劳夹具、极端环境室、底座、支撑座、微动拉伸装置、微动疲劳加载装置、加热装置；试件包括试验段和连接段，试验段为燕尾榫结构件，试验段具有两个相对设置的试验面，连接段具有两个第二接触平面；微动疲劳夹具包括第一夹具，其一端设置敞开的容纳槽，容纳槽内设置摩擦面，容纳槽用于容纳试验段，试验面与摩擦面实现面接触；第二夹具，与连接段及微动拉伸装置连接；微动桥，包括第一微动桥和第二微动桥，第一微动桥为平头微动桥，第二微动桥为半圆柱型微动桥或半球体型微动桥；在沿着试件的燕尾榫结构件的法向方向上，微动疲劳加载装置与第一夹具或所述平头微动桥连接。

技术领域

本发明涉及高温材料性能测试领域，具体地说，涉及一种高温原位微动疲劳实验系统。

背景技术

紧固配合机械零部件接触在力振动、温度循环变化等交幅变化载荷的耦合作用下，接触面之间会发生位移幅度在微米量级的相对运动，称为微动。结构件接触面间的微动会促进损伤处产生裂纹、裂纹扩展甚至到断裂，这个过程被称为微动疲劳。微动疲劳造成的失效广泛发生在各个工业领域，会加速结构件破坏，导致一些紧固件结构寿命显著下降，是导致结构件破坏的重要原因之一。且在高温作用下，试件更易破坏。

现存试验装置中大多采用单向加载，较少考虑载荷十字交叉作用；同时现存试验装置中没有能实现燕尾榫单点和多点微动接触工况原位观测，为探索微动疲劳中摩擦磨损本质的失效机制，从微观原位观测入手，解决工程中微动疲劳引起的机械零部件失效问题，需要提供一种高温原位微动疲劳实验系统。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高温原位微动疲劳实验系统，通过将试件与第一夹具及第二夹具连接，使所述试件的试验段与所述第一夹具面接触；通过半圆柱型微动桥与所述试件的连接段进行线接触；以及通过半球体型微动桥与所述试件的连接段进行单点接触或多点接触；采用高温原位观测技术在同一系统内研究不同种类的接触形式，以实时观测试件情况，开展微动疲劳失效机制研究。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方法。

提供一种高温原位微动疲劳实验系统，包括：

试件，所述试件包括试验段和设置于所述试验段两端的连接段，所述试验段为燕尾榫结构件，且所述试验段具有两个相对设置的试验面，所述连接段具有两个第二接触平面；

微动疲劳夹具，所述微动疲劳夹具包括：第一夹具，所述第一夹具的一端设置敞开的容纳槽，所述容纳槽内设置有轴向对称的两个摩擦面，所述容纳槽用于容纳所述试验段，所述试验段的试验面分别与两个所述摩擦面接触；第二夹具，所述第二夹具的一端与所述连接段的端部连接；以及，微动桥，所述微动桥为对称结构件，所述微动桥的对称轴线位于所述试件的中心平面内，所述微动桥对称设置于所述试件的连接段上，所述微动桥包括第一微动桥和对称设置于所述第一微动桥两端的至少一第二微动桥，所述第二微动桥的另一端与所述连接段的第二接触平面接触；所述第一微动桥为平头微动桥；并且，所述第二微动桥为半圆柱型微动桥，所述半圆柱型微动桥与所述连接段的第二接触平面线接触；或者，所述第二微动桥为半球体型微动桥，所述半球体型微动桥与所述连接段的第二接触平面单点接触或多点接触。

进一步，所述高温原位微动疲劳实验系统还包括：极端环境室、底座、支撑座、微动拉伸装置、微动疲劳加载装置以及加热装置；其中，在沿着所述试件的轴向方向上，所述微动拉伸装置与所述第二夹具连接；在沿着所述试件的燕尾榫结构件的法向方向上，所述微动疲劳加载装置通过一第一丝杠、一第二丝杠分别与对称的所述第一夹具或所述平头微动桥连接。

进一步，所述第一夹具或所述平头微动桥与所述试验面相对的平面中心上设置有通孔，所述第一丝杠、所述第二丝杠分别通过所述通孔与所述第一夹具或所述平头微动桥固定连接，所述第一丝杠与所述第二丝杠设置旋向相反的无间隙T型螺纹，且所述第一丝杠与所述第二丝杠的旋向相反。