[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

说明书

本发明公开了一种基于局部抛光的金属薄壁管疲劳试验装置，其包括一对塞头和两对夹块，每对夹块均包括两块夹块，每块夹块上均设置有夹持面，夹持面上开设有半圆柱形的接触凹槽，接触凹槽的表面设置有磨砂层；一对塞头包括两个塞头，塞头为实芯圆柱形，塞头的一端加工成轻微锥度。本发明的试验方法包括步骤S1‑S13，本试验通过测定的试验数据作为依据，以管段试样失效时的循环次数作为横坐标，以应力幅值作为纵坐标绘图。通过穿越试验数据点近似中线绘画的平滑曲线得到S‑N曲线。循环周次采用对数坐标，应力坐标轴采用线性或者对数坐标。

技术领域

本发明涉及金属薄壁管疲劳试验技术领域，具体涉及一种基于局部抛光的金属薄壁管疲劳试验装置及方法。

背景技术

目前金属薄壁管以其优异的性能，已广泛应用于工业各个领域，但在各种载荷作用下这些薄壁金属管易发生疲劳破坏，因此研究金属薄壁直管的疲劳行为与机理，更为准确地测量其疲劳性能，对一些关键设备的设计及安全运行具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种能准确对金属薄壁管进行疲劳试验的基于局部抛光的金属薄壁管疲劳试验装置及方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种基于局部抛光的金属薄壁管疲劳试验装置，其包括一对塞头和两对夹块，每块夹块上均设置有夹持面，夹持面上开设有半圆柱形的接触凹槽，接触凹槽的表面设置有金刚石的磨砂层；塞头为实芯圆柱形，塞头的一端加工成锥度。

进一步地，塞头的长度为夹块的高度与两倍待测薄壁管的内径之和，塞头的直径与待测薄壁管的内径保持0.01mm的负公差。

进一步地，一对夹块上的两个接触凹槽的加载同轴度小于或等于2％。

一种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：将待测薄壁管进行预处理；

S2：将预处理后的待测薄壁管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，测定待测薄壁管的疲劳极限；

S4：根据待测薄壁管材料的抗拉强度设定输入的应力值，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，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，应力增量Δσ≤疲劳极限σ_N×5％；

S8：更换下一根待测薄壁管，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，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，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；