[发明专利]一种汽车薄板应变疲劳试验装置及方法

说明书

本发明涉及一种汽车薄板应变疲劳试验装置及方法，所述装置包括上夹具、防屈曲装置及下夹具；防屈曲装置由防屈曲板一和防屈曲板二贴合在一起组成，防屈曲板一和防屈曲板二均为“工”字形板，且两者的形状、尺寸相同；汽车薄板试样的中部夹持在防屈曲板一与防屈曲板二之间；汽车薄板试样的上端延伸于上夹具的中间缝隙中，汽车薄板试样的下端延伸于下夹具的中间缝隙中；防屈曲装置与上夹具、下夹具之间分别通过榫卯结构连接。本发明适用于厚度小于1mm的汽车薄板，通过夹具与防屈曲装置之间采用榫卯结构连接的方法，将试样夹持段未受约束的部分“宽度变窄”，避免试样因有未受约束的部分处于平面应变状态而导致的打弯失效。

技术领域

本发明涉及材料疲劳测试技术领域，尤其涉及一种厚度小于1mm的汽车薄板应变疲劳试验装置及方法。

背景技术

疲劳破坏是汽车结构和部件失效的主要形式之一，汽车在日常行驶过程中，受气流、路况等外界因素的影响往往会在车身上产生循环载荷，经过长时间的作用车身部件就会产生裂纹甚至发生疲劳断裂，材料耐久性已经成为当前汽车设计必须考虑的性能指标之一，汽车CAE耐久性分析需要输入汽车薄板材料的疲劳试验数据进行计算分析。

根据材料破坏前所经历的循环次数(即寿命)以及施加的应力水平，疲劳可分为应力疲劳(又称高周疲劳)和应变疲劳(又称低周疲劳)。应力疲劳适合于高周疲劳计算，采用应力控制，一般试验时所受的应力小于材料屈服强度。应变疲劳适合于低周疲劳计算，采用应变控制，一般试验时所受的应力高于材料屈服材料强度。汽车薄板要求做轴向等幅应变的应变疲劳试验，即在试验中试样要承受压向载荷。相比于应力疲劳，应变疲劳试样变形更大，汽车薄板更易屈曲。压向载荷会引起薄板疲劳试样弯曲失稳、打弯形成瞬间试验停止，导致试验无效，从而测不到试样的真实疲劳寿命和疲劳断口，为此汽车薄板应变疲劳试验需要安装防屈曲变形的装置。

公开号为CN102735557B的中国发明专利公开了一种“车身薄板疲劳试验装置及测试方法”，公开号为CN2909230Y的中国实用新型专利公开了“一种金属薄板轴向拉压疲劳试验的防弯曲夹具”，以及公开文献“高频疲劳实验机薄板试件夹具研究”(宋欣等著，《机械工程师》，2009年第3期第113-114页)，公开文献“冲压用高强钢板循环加载力学性能的研究”(李鹏著，《燕山大学硕士学位论文》，2017年5月)等，均对薄板疲劳试验进行了研究，其中也涉及了金属薄板防屈曲装置。但是，包括上述技术方案在内的现有防屈曲装置均无法完成厚度小于1mm汽车薄板的应变疲劳试验，原因是在安装疲劳试样时，由于防屈曲装置和试验机夹具之间存在间隙，即试样的夹持段会漏出一小段未受约束，未受约束的部分处于平面应变状态，这样对于小于1mm的薄板材料易在此处打弯导致试验无效。

发明内容

本发明提供了一种汽车薄板应变疲劳试验装置及方法，适用于厚度小于1mm的汽车薄板，通过夹具与防屈曲装置之间采用榫卯结构连接的方法，将试样夹持段未受约束的部分“宽度变窄”，避免试样因有未受约束的部分处于平面应变状态而导致的打弯失效。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种汽车薄板应变疲劳试验装置，包括上夹具、防屈曲装置及下夹具；所述上夹具、下夹具均为中间剖分结构，防屈曲装置由防屈曲板一和防屈曲板二贴合在一起组成，防屈曲板一和防屈曲板二均为“工”字形板，且两者的形状、尺寸相同；汽车薄板试样的中部夹持在防屈曲板一与防屈曲板二之间，且汽车薄板试样的两侧与对应侧的防屈曲板一、防屈曲板二之间分别设有聚四氟乙烯板；汽车薄板试样的上端延伸于上夹具的中间缝隙中，汽车薄板试样的下端延伸于下夹具的中间缝隙中；所述防屈曲板一、防屈曲板二之间可拆卸地连接，防屈曲装置与上夹具、下夹具之间分别通过榫卯结构连接；所述防屈曲板一、防屈曲板二的中间立段宽度小于汽车薄板试样试验段的宽度。

所述榫卯结构包括由设于上夹具底部的多个榫眼及设于防屈曲板一顶部、防屈曲板二顶部的多个榫头配合连接形成的榫卯结构一；还包括由设于下夹具顶部的多个榫眼及设于防屈曲板一底部、防屈曲板二底部的多个榫头配合连接形成的榫卯结构二。