[实用新型]微型双轴十字花样拉伸疲劳试件及其辅助加工装置

说明书

本实用新型提供微型双轴十字花样拉伸疲劳试件及其辅助加工装置，该微型双轴十字花样拉伸疲劳试件包括中心区域以及自中心区域向外延伸的四个延伸臂，其中，所述延伸臂和所述中心区域通过过渡区连接，所述过渡区从所述延伸臂到所述中心区域两侧减薄，包括第一过渡段和第二过渡段，第一过渡段和所述第二过渡段均为内凹面，第一过渡段邻接所述延伸臂，所述第二过渡段邻接所述中心区域，所述第一过渡段的曲率小于所述第二过渡段的曲率，所述中心区域为最薄区域并设置为测试区域。

技术领域

本实用新型提供拉伸疲劳试件及车床辅助加工装置。

背景技术

航空航天等领域的许多零部件都是在复杂的多轴应力状态下工作，这是因为零、构件本身常常承受多轴复杂载荷，或者零件上的缺口或几何突变导致局部区域应力状态复杂化，如飞机机翼、发动机叶片等处。如何防止零构件发生多轴疲劳失效，在工程的实际中变得越来越重要。采用十字花样试验件进行多轴疲劳试验可以分析零构件性能，几何形状与使用寿命的关系，设计选料及成型工艺，有助于双轴受力下零构件的疲劳损伤模型建立和寿命预测。

增材制造技术在航空航天领域具有大量应用的潜力，利用增材制造技术时，拓扑优化的结构往往具有薄壁、尺寸小型等特征，因此基于微型试样的疲劳性能研究具有很大应用价值。

当前已有的双轴十字花样拉伸疲劳试件均是针对标准试样尺寸，通过调整试样尺寸和比例，以期测试区域受力均匀，且为最大应力区域。而微型双轴十字花样拉伸疲劳试件由于受制于微型疲劳试验机加载夹具的限制，如果按照该比例设置试样，测试段的试样尺寸将变得非常薄，如几十微米级别。常规加工基本不能实现，而且由于尺寸变为几十微米级，还会带来一定的尺寸效应，影响试验数据的分析。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供微型双轴十字花样拉伸疲劳试件，使得中间测试区域受力均匀，且为最大应力区域。

本实用新型的另一个目的是提供该试件的辅助加工装置。

为实现所述目的的微型双轴十字花样拉伸疲劳试件包括中心区域以及自中心区域向外延伸的四个延伸臂，其中，所述延伸臂和所述中心区域通过过渡区连接，所述过渡区从所述延伸臂到所述中心区域两侧减薄，包括第一过渡段和第二过渡段，第一过渡段和所述第二过渡段均为内凹面，第一过渡段邻接所述延伸臂，所述第二过渡段邻接所述中心区域，所述第一过渡段的曲率小于所述第二过渡段的曲率，所述中心区域为最薄区域并设置为测试区域。

在一个或多个实施方式中，所述中心区域为圆形。

在一个或多个实施方式中，所述过渡区在相邻所述延伸臂通过内凹的圆弧面过渡连接。

在一个或多个实施方式中，所述延伸臂的末端为圆柱形的试样夹持端。

在一个或多个实施方式中，所述延伸臂的厚度不大于6mm，所述中心区域的厚度不大于400微米。

为实现所述目的的一种辅助加工装置，用于装夹到车床上，并夹持任一所述的微型双轴十字花样拉伸疲劳试件的坯件，其包括夹持端和支撑端，所述支撑端包括中心凹槽和自该中心凹槽向外延伸的四个长形槽，所述中心凹槽用于定位坯件的中心区域，所述长形槽用于定位坯件的延伸臂，该辅助加工装置还包括垫片，所述垫片具有中心孔，所述垫片通过紧固件固定在所述支撑端的端面，将所述坯件压在所述支撑端，所述中心孔露出所述坯件的中心部。

在一个或多个实施方式中，所述垫片为圆环形，所述夹持端和所述支撑端为圆柱体，所述垫片在直径方向具有两个垫片通孔，借助于固定螺栓穿过所述垫片通孔，将垫片固定在所述支撑端，并将所述坯件压紧。

前述技术方案具有如下技术效果：