[发明专利]基于局部抛光的金属薄壁管疲劳试验装置及方法

权利要求书

1.一种基于局部抛光的金属薄壁管疲劳试验装置，其特征在于，包括一对塞头(5)和两对夹块(1)，每块所述夹块(1)上均设置有夹持面，所述夹持面上开设有半圆柱形的接触凹槽(2)，所述接触凹槽(2)的表面设置有金刚石的磨砂层；所述塞头(5)为实芯圆柱形，所述塞头(5)的一端加工成锥度。

2.根据权利要求1所述的基于局部抛光的金属薄壁管疲劳试验装置，其特征在于，所述塞头(5)的长度为夹块(1)的高度与两倍待测薄壁管(4)的内径之和，所述塞头(5)的直径与待测薄壁管(4)的内径保持0.01mm的负公差。

3.根据权利要求1所述的基于局部抛光的金属薄壁管疲劳试验装置，其特征在于，一对所述夹块(1)上的两个接触凹槽(2)的加载同轴度小于或等于2％。

4.一种采用权利要求1-3任一项所述的基于局部抛光的金属薄壁管疲劳试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将待测薄壁管(4)进行预处理；

S2：将预处理后的待测薄壁管(4)通过夹块安装在电液伺服疲劳试验机上，并安装高温加热炉和测温电偶；

S3：高温加热炉对待测薄壁管(4)进行加热，使试验温度在目标温度的±3℃以内，并保温30分钟后，测定待测薄壁管(4)的疲劳极限；

S4：根据待测薄壁管(4)材料的抗拉强度设定输入的应力值，所述应力值为抗拉强度的0.5倍；

S5：电液伺服疲劳试验机上加载应力值，观测待测薄壁管(4)的试验结果是否为失效或通过；

S6：若失效，则将步骤S5中加载的应力值－应力增量Δσ，所述应力增量Δσ≤疲劳极限σ_N×5％；

S7：若通过，则将步骤S5中加载的应力值+应力增量Δσ，所述应力增量Δσ≤疲劳极限σ_N×5％；

S8：更换下一根待测薄壁管(4)，重复S1-S7；

S9：根据上述S1-S7的各次试验应力值绘制升降图，将相邻应力级的各数据点配成对，配对时，从第一次出现相反结果的两个数据开始，对于第一次出现相反结果以前的数据，如在升降图的波动范围之内，则作为有效数据利用，所述相反结果为失效和通过；

S10：当升降图满足闭合条件，各数据点完成6对配对时，结束试验，所述闭合条件为：根据有效数据的终点为通过或失效，并设想在某一应力水平还存在一数据点，若该点与有效数据的起点位于同一应力水平上，则表示满足闭合条件。

S11：根据升降图计算失效或通过时的疲劳极限m为试验的次数，n为试验时应力值级数，σ_i为第i级应力值，Vi为第i级应力值下的试验次数；

S12：将求得的疲劳极限作为该次试验的参考应力水平，并在参考应力水平之上采用成组法执行步骤S5，进行该组试验其他应力水平的疲劳试验；

S13：确保每级应力水平的疲劳试验中至少有三件有效试验，并计算试验结果是否满足存活率和置信度的要求；

S14：以试验所加载的应力值为纵坐标，疲劳寿命为横坐标，拟合成应力-寿命曲线。

5.根据权利要求4所述的基于局部抛光的金属薄壁管疲劳试验装置的试验方法，其特征在于，步骤S1包括：

S111：对待测薄壁管(4)的两端进行车削加工去除两端毛刺；

S112：对待测薄壁管(4)上的夹块(1)的夹持区进行纵向抛光，确保夹持部分没有薄壁管的原始环向纹路；

S113：在进行纵向抛光过后的夹持区上包裹软金属箔片，塞头(5)塞在待测薄壁管(4)的两端，再将每对夹块(1)夹持在待测薄壁管(4)上。