[发明专利]一种圆棒试件冲击拉伸疲劳试验夹具

说明书

本发明申请属于航母舰载机拦阻钩常用材料冲击疲劳试验设计技术领域，具体涉及一种金属材料冲击拉伸疲劳试验夹具，包括：锤头、连接盖板、支座、底座、下夹头、压条、调节螺钉、锁定螺母。锤头和底座可根据试验机具体接口信息更改连接配合方式。试件下夹持段通过螺纹与下夹头连接，再由上下双螺母施加预紧力锁紧；试件上夹持段穿过支座顶部中心圆孔，通过双螺母施加预紧力锁紧固定；通过盖板连接下夹头的两砧座上，不仅增大了冲击时的接触面积，而且有利于两砧座的受力均衡；支座通过压条、调节螺钉固定在底座上。试验时，锤头施加的冲击载荷通过下夹头传递给试件，实现试件的冲击拉伸加载。本发明已经完成全套设计加工，并在钛合金冲击拉伸疲劳试验中成功应用，为舰载机拦阻钩、弹射杆等服役过程中承受冲击载荷作用的工程结构的疲劳寿命评估奠定基础。

技术领域

本发明属于金属材料冲击疲劳试验设计技术领域，具体涉及一种金属材料冲击拉伸疲劳试验夹具，在此基础上可以展开金属材料冲击拉伸疲劳试验，为航母舰载机拦阻钩、弹射杆等服役过程中承受冲击载荷作用的工程结构的疲劳寿命评估奠定基础。

背景技术

由于航母舰面跑道长度有限，舰载机的着舰成为了一项高难度的技术，目前主要依靠舰面的拦阻索挂住飞机尾部的拦阻钩快速降低飞机速度，使其安全着舰。拦阻钩作为舰载机必备的着舰拦阻系统，是舰载机的特殊关键部位，其材料的性能与结构设计大大影响着飞机的着舰安全性、可靠性和出勤率。

舰载机着舰时拦阻钩受冲击拉伸载荷作用，为保证其可靠性，在研发设计时，需要对航空常用抗冲击金属材料进行冲击拉伸疲劳试验。

通过调查文献，发现关于冲击拉伸疲劳的理论研究与试验研究很少，已有的研究大多是冲击压缩与冲击三点弯曲问题，这两种形式加载在试验方面比较容易实现。

但是，对于我们要研究的问题，考虑冲击拉伸疲劳试验有以下两点原因：

1)舰载机拦阻钩在服役过程承受冲击拉伸载荷作用，与受冲击压缩以及冲击三点弯曲载荷作用时的应力应变响应存在一定差异；

2)试件在受冲击拉伸载荷作用时，试件为单轴受力状态，方便试验数据测量、响应分析与材料参数获取，从而为后续理论研究、损伤模型构建提供数据支撑。

鉴于以上原因提出本发明申请。

发明内容

发明解决的技术问题：提供一种圆棒试件冲击拉伸疲劳试验夹具，结合落锤冲击试验机实现试件的重复冲击拉伸加载，为冲击疲劳损伤理论研究提供数据支撑，为航母舰载机拦阻钩等服役过程中承受重复冲击载荷的工程结构的寿命预测奠定基础。

本发明技术解决方案是：一种圆棒试件冲击拉伸疲劳试验夹具，包括锤头、连接盖板、支座、下夹头、压条、调节螺钉、锁紧螺母；锤头、底座分别与落锤试验机冲杆、基座相连；支座中部为空腔，两侧开有对称式导向槽；下夹头中间为带螺纹孔的圆盘，两侧伸出凸台砧座；棒状试件下夹持段与下夹头通过螺纹配合以及双螺母施加预紧力锁紧固定进行连接；试件上夹持段穿过支座顶部中心圆孔，下夹头中间圆盘位于支座空腔中，两侧凸台位于支座的导向槽中，通过双螺母锁紧将试件上夹持段与支座顶部固定连接，下夹头嵌入支座中且不与支座产生任何接触；圆棒试件连接支座与下夹头，从而保证了支座、下夹头、试件同轴对心，在冲击加载过程中保证了试件的轴向受力状态；通过盖板将下夹头的两侧凸台连接起来，一来增大了冲击的接触面积，减小锤头的弯曲变形；二来增加了夹具系统的稳定性，使得两侧凸台受力均衡，从而保证试件中只产生轴向载荷。

本发明的创新点在于：通过特殊设计的试验夹具，在落锤试验机上实现了圆棒试件的重复冲击拉伸加载，可以支撑大批量圆棒试件冲击拉伸疲劳试验的开展，为冲击疲劳损伤理论模型的构建提供材料参数，同时也能通过缺口试件冲击拉伸疲劳寿命对理论模型进行验证，为航母舰载机拦阻钩等服役过程种承受重复冲击载荷的工程结构的寿命评估预测奠定基础。

附图说明