[发明专利]一种金属材料残余应力模拟试验装置及方法

权利要求书

1.一种金属材料残余应力模拟试验装置，其特征在于：所述装置包括左中右三组金属材料试验件(4、5、6)和上、下两组结构相同的载荷传递单元；

每组载荷传递单元包括：加载接头(1)、支撑块(2)和两块传载板(3)；所述加载接头(1)和支撑块(2)分别通过螺栓(11)固定在两块传载板(3)之间的上下两端；所述加载接头(1)上沿加载方向设有加载轴与试验机连接；

上、下两组载荷传递单元的两个支撑块(2)通过三组金属材料试验件连接。

2.根据权利要求1所述的一种金属材料残余应力模拟试验装置，其特征在于：每组金属材料试验件均包括一体成型的上支撑段、试验段和下支撑段；

每组金属材料试验件的上支撑段和下支撑段均设有外螺纹；

上、下两个支撑块沿加载方向均设有左、中、右三个通孔；

所述左中右三组金属材料试验件的上支撑段和下支撑段分别穿过上、下两个支撑块上的左中右三个通孔并通过螺母(7)与支撑块连接。

3.根据权利要求2所述的一种金属材料残余应力模拟试验装置，其特征在于：每组金属材料试验件的上支撑段套设有两组螺母(7)，两组螺母(7)分别位于上支撑块上下两侧。

4.根据权利要求2所述的一种金属材料残余应力模拟试验装置，其特征在于：每组金属材料试验件的下支撑段沿径向设有外六方结构(9)；

每组金属材料试验件的下支撑段套设有一组螺母且位于下支撑块下侧；

所述外六方结构与下支撑块下侧的一组螺母将下支撑段与下支撑块固定。

5.根据权利要求2所述的一种金属材料残余应力模拟试验装置，其特征在于：中金属材料试验件(4)的试验段上设有引伸计(8)。

6.根据权利要求3所述的一种金属材料残余应力模拟试验装置，其特征在于：中金属材料试验件的上支撑段上套设有两个压片式测力传感器(10)；

两个压片式测力传感器分别位于上支撑块上下两侧的两组螺母之间。

7.一种金属材料拉伸残余应力模拟试验方法，所述方法用于权利要求1-6任一权利要求所述的装置，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：将所述残余应力模拟试验装置装入试验机，并松开中金属材料试验件上支撑段上的两组螺母和左右金属材料试验件上的上支撑块上侧的螺母；锁紧左右金属材料试验件上的上支撑块下侧的螺母；

步骤二：通过试验机对残余应力模拟试验装置施加预压缩载荷F_C0，通过试验机位移控制压缩量为δ；保持试验机位置，拧紧左右金属材料试验件上的上支撑块上侧的螺母，及中金属材料试验机上支撑段上的两组螺母；

步骤三：将中金属材料试验机上的引伸计和压片式测力传感器数据清零，并将试验机载荷卸载到零，通过引伸计读取中金属材料试验件的伸长量，通过压片式测力传感器读取中金属材料试验件所受拉伸载荷F_T；

步骤四：通过载荷平衡关系，计算出左右两侧金属材料试验件所受压缩载荷为

步骤五：通过试验机对残余应力模拟试验装置施加疲劳或蠕变载荷F进行试验，并通过引伸计和压片式测力传感器监控试验件应变和载荷变化。

8.一种金属材料压缩残余应力模拟试验方法，所述方法用于权利要求1-6任一权利要求所述的装置，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：将所述残余应力模拟试验装置装入试验机，并松开中金属材料试验机上支撑段上的两组螺母和左右金属材料试验件上的上支撑块下侧的螺母；锁紧左右金属材料试验件上的上支撑块上侧的螺母；

步骤二：通过试验机对残余应力模拟试验装置施加预拉伸载荷F_T0，通过试验机位移控制压缩量为δ’；保持试验机位置，拧紧左右金属材料试验件上的上支撑块下侧的螺母，及中金属材料试验机上支撑段上的两组螺母；

步骤三：将中金属材料试验机上的引伸计和压片式测力传感器数据清零，并将试验机载荷卸载到零，通过引伸计读取中金属材料试验件的压缩量，通过压片式测力传感器读取中金属材料试验件所受压缩载荷F_C；

步骤四：通过载荷平衡关系，计算出左右两侧金属材料试验件所受压缩载荷为

步骤五：通过试验机对残余应力模拟试验装置施加疲劳或蠕变载荷F进行试验，并通过引伸计和压片式测力传感器监控试验件应变和载荷变化。