[发明专利]一种材料对称加载三点弯曲疲劳实验装置

说明书

本发明公开了一种材料对称加载三点弯曲疲劳实验装置，属于材料疲劳性能测试技术领域。该装置包括支撑系统、加载系统和辅助系统，其中：所述的支撑系统是用来支撑和固定样品与辅助系统，避免样品在往复加载过程中发生移动和载荷过零时产生间隙，包括主支撑件、副支撑件和连接杆；所述加载系统用来给样品施加过零循环载荷，包括主加载件、加载块和连接杆，主加载件下端加工两个螺孔；所述辅助系统包括挡板、定位件，挡板用来保证副支撑件不发生偏移，定位件保证实验时样品位置始终位于夹具中心。本发明解决了常规三点弯曲实验不能加载过零力的问题，通过巧妙设计即可实现对称或脉动弯曲疲劳实验，装置可以反复使用，成本较低，操作方便。

技术领域

本发明涉及材料疲劳性能测试装置技术领域，具体涉及一种材料对称加载三点弯曲疲劳实验装置。

背景技术

目前，90％服役金属结构件和零部件的失效行为是由于疲劳造成的，特别是一些关键构件，如：内燃机缸盖和连杆、飞机起落架、高压容器和核反应堆外壳等，重大安全事故时有发生，因而材料的疲劳性能越来越受到科技工程界关注。而一些构件(例如缸盖和连杆)在服役过程中会受到变弯曲应力作用，甚至是对称应力(过零)，所产生的失效行为属于弯曲疲劳。在材料疲劳试验过程中，一般弯曲夹具只能进行压压疲劳，而不能用于对称或过零弯曲疲劳。因此，为了满足服役工况的要求，需要特别设计夹具进行对称弯曲疲劳。

发明内容

为了解决常规三点弯曲疲劳夹具不能进行过零实验的问题，本发明的目的在于提供一种材料对称加载三点弯曲疲劳实验装置，通过巧妙设计可以在常规疲劳试验机进行对称和脉动三点弯曲实验，也可以改装成四点弯曲，成本较低，操作方便，还可以长期反复使用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种材料对称加载三点弯曲疲劳实验装置，包括支撑系统、加载系统和辅助系统；其中：

支撑系统：包括主支撑件、副支撑件和连接杆Ⅰ；所述主支撑件具有内腔，所述内腔用于放置副支撑件和三点弯曲样品；所述主支撑件的底部设有连接杆Ⅰ，连接杆Ⅰ与疲劳试验机的下夹头相连接；

加载系统：用于给样品加载过零的循环往复的力，包括主加载件、加载块和连接杆Ⅱ；所述主加载件为横截面为矩形的柱状结构，主加载件的下端加工通槽，通槽的两个侧壁上均分别开设上通孔和下通孔，两个侧壁上的上通孔与下通孔的位置相对应(即两个上通孔的圆心连线垂直于通槽侧壁，两个下通孔的圆心连线垂直于通槽侧壁)；所述上通孔和下通孔为方形，且下通孔比上通孔略大一些；所述上通孔和下通孔内用于放置所述加载块；所述主加载件的顶部设有连接杆Ⅱ，所述连接杆Ⅱ用于与疲劳试验机的上夹头相连接；

辅助系统：包括挡板和定位件，所述挡板为两对，每对挡板关于竖直线呈对称关系，当副支撑件嵌于主支撑件内腔后，两对挡板分别固定在所述主支撑件的前面两侧和后面两侧，用于保证副支撑件在实验过程中位置不发生偏移；所述定位件为L形结构(包括宽轴端和窄轴端)，共两个，在挡板将副支撑件固定后，两个定位件的一端(宽轴端)伸入主支撑件和副支撑件之间并分别与三点弯曲样品的两端面贴合，同时两个定位件的另一端(窄轴端)分别固定在所述主支撑件前面的两个挡板上；所述定位件的作用是保证实验时样品的位置始终位于夹具中心(实验装置中心)。

所述副支撑件能够嵌于所述主支撑件的内腔中，主支撑件与副支撑件之间的间隙用于放置三点弯曲样品。

所述主支撑件内腔下底面上设置一对圆弧形凸块作为支点，与副支撑件下底面上设置的一对圆弧形凸块相对应，上下两对圆弧形凸块之间用于固定三点弯曲样品；所述副支撑件下底面与主支撑件的内腔下底面的中心位置各开设一个同尺寸的矩形槽，每对圆弧形凸块分居于每个矩形槽的两侧；所述副支撑件嵌于所述主支撑件的内腔且放置样品后，副支撑件的上表面及侧表面均与主支撑件的内腔表面相贴合。

所述主支撑件及副支撑件的上表面均开孔，所述主加载件的下端经由主支撑件及副支撑件上表面上的孔伸入主支撑件及副支撑件上的矩形槽内。