[发明专利]一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法

权利要求书

1.一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，该方法基于疲劳试验系统，其特征在于：所述疲劳试验系统包括夹具机构、振动台、待测试件和控制系统；

待测试件为板状，两端分别为左夹持端和右夹持端，左夹持端和右夹持端对称开设螺孔，左夹持端和右夹持端之间为检测区，待测试件的危险截面位于检测区的中心，且在谐振疲劳试验时、危险截面所受到振动应力和稳态应力的联合作用最大，待测试件沿危险截面的中心呈中心对称结构；

所述夹具机构包括左右对称设置的左夹持部和右夹持部，左夹持部的右端用于固定待测试件左夹持端，右夹持部左端用于固定待测试件右夹持端，左夹持部与右夹持部之间存在间距L₁，间距L₁的大小与所述检测区大小相适配；

所述左夹持部包括壳体和振动臂；

振动臂左段设置在所述壳体内，振动臂左端与壳体在振动臂轴向上存在间距L₂；

所述壳体底部通过可拆卸方式固定在振动台上，位于壳体外部的振动臂悬空在振动台上；

所述左夹持部还包括与振动臂左端连接的拉伸机构，

或者，

所述壳体左端固连有垫块，所述左夹持部还包括拉力调节螺栓，拉力调节螺栓穿过垫块与振动臂左端螺纹连接，振动臂左端设有与拉力调节螺栓匹配的外螺纹；

所述控制系统包括：

控制单元，控制所述拉伸机构的输出拉力、或者控制拉力调节螺栓转动；

驱动单元，用于驱动振动台振动，控制单元控制驱动单元的输出功率；

应变片，安装在待测试件的危险截面处，通过应变仪与控制单元连接；控制单元通过应变片获得危险截面对应的应力值；

位移传感器，悬空在危险截面的正上方，用于监测危险截面的振幅，并将监测结果反馈至控制单元；

方法包括以下步骤：

1）将夹具机构安装在振动台上，确定好待测试件，其中，该待测试件的试验要求为：稳态应力为F₁，振动应力为F₂；

然后将待测试件的左夹持端和右夹持端分别安装在夹具机构的两个振动臂上，在危险截面处粘贴应变片并连接应变仪，应变仪连接计算机，向待测试件两端施加稳态应力，同时，通过应变片，计算机获得实时的应力值，该应力值即为施加给待测试件的稳态应力，直到施加的稳态应力为F₁，然后将两个振动臂锁定贴在壳体底部；

2）对夹具机构进行扫频，确定夹具机构的共振频率f；

3）对待测试件进行标定，通过标定确定待测试件的振幅与应力值的线性关系：

4）根据待测试件的试验要求振动应力F₂，以及步骤3）得到的待测试件振幅与应力值的线性关系，得到待测试件所要施加的振幅A，调节驱动单元驱动振动台振动，使待测试件保持共振频率为f，振幅为A的振动条件下振动，开始进行疲劳试验，并记录待测试件的疲劳试验循环次数；

5）当计算机接收到待测试件的振幅下降时，重新确定共振频率，通过驱动单元微调振动台的振动频率，使夹具机构保持在新的共振频率f₁下，同时使危险截面保持在振幅A下，继续进行疲劳试验；若共振频率再次下降，重复该步骤；

6）当待测试件出现裂纹时，试验完成，此时待测试件的疲劳试验循环次数，即为在稳态应力为F₁、振动应力为F₂的试验条件下的疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，其特征在于：所述夹具机构包括所述左夹持部的右端设有卡槽，用于放置所述待测试件的左夹持端，右夹持部的左端设有卡槽，用于放置所述待测试件的右夹持端，卡槽与振动台台面平行，卡槽上方和下方的左夹持部开设有贯穿的螺孔，该螺孔与待测试件两个夹持端的螺孔大小一致，通过试样固定螺栓将待测试件两个夹持端固定在对应振动臂的卡槽，待测试件两个夹持端与对应振动臂的卡槽采用间隙配合，间隙量不超过0.1mm。

3.根据权利要求2所述的一种可施加联合应力载荷的谐振疲劳试验方法，其特征在于:检测区相对的两侧设计成对称收缩的圆弧，该圆弧优选二分之一的圆；检测区的表面粗糙度Ra≤0.2mm。