[发明专利]双轴加载的焊件疲劳性能测试装置及方法

权利要求书

1.一种双轴加载的焊件疲劳性能测试装置，其特征在于：包括：

液压夹持系统，固定疲劳试样(10) 的横向一端；

气缸加载机构，为疲劳试样(10)提供测试所需横向恒力；

机械紧固装置，与气缸活塞杆(13)及疲劳试样(10)配合，夹持疲劳试样(10)的横向另一端；

所述疲劳试样(10)竖直方向装夹在脉动疲劳试验机夹头(11)上，通过试验机控制系统启动并加载拉压脉动载荷，配合所述气缸加载机构加载的横向恒力共同作用于疲劳试样(10)，直至疲劳试样(10)发生疲劳破坏，获得疲劳数据。

2.根据权利要求1所述的双轴加载的焊件疲劳性能测试装置，其特征在于：所述的液压夹持系统通过液压工作站调节高压乳化液流动改变液压缸缸筒(5)内部液体压力，控制液压缸活塞杆(6)运动，进而带动与活塞杆相连的连杆机构液压钳(7)夹紧与放松。

3.根据权利要求1所述的双轴加载的焊件疲劳性能测试装置，其特征在于：所述的液压夹持系统是：液压工作站箱体和液压缸缸筒(5)上设有圆柱形开口以固定液压通液管(2)，由液压通液管(2)连接并通入高压乳化液，控制缸体内压力带动液压缸活塞杆(6)运动，通过改变液压缸缸筒(5)内部压力大小调节夹持力大小；液压缸活塞杆(6)内部加工有椭圆形通孔，一端为直径大于杆径的圆柱形头部，与连杆机构液压钳(7)配合固定疲劳试样横向一端；连杆机构液压钳(7)由多个椭圆形和飞镖形的连杆构成，连接方式为运动关节处放置销钉，通过液压活塞杆(6)的运动带动各部分连杆运动，达到对疲劳试样(10)夹持的效果。

4.根据权利要求1所述的双轴加载的焊件疲劳性能测试装置，其特征在于：所述的气缸加载机构以气缸为主体输出横向恒力，气缸活塞杆(13)与机械紧固装置的夹块(8)之间通过螺纹连接，使机械紧固装置和气缸加载机构相连，通过气泵(17)控制气缸缸筒(15)内部气体压力，进而带动气缸活塞杆(13)做推拉运动，输出试验所需横向载荷应力。

5.根据权利要求1所述的双轴加载的焊件疲劳性能测试装置，其特征在于：所述的机械紧固装置由手动夹具夹块(8)、J字夹(12)组成，目的是固定疲劳试样(10)的横向一端并与气缸加载机构相连；夹块(8)整体与J字夹底部圆柱形夹持部位接触，通过旋转端部旋杆向下压紧螺纹中心压杆夹紧固定，夹块(8)与气缸活塞杆(13)螺纹连接，输出所需横向恒力，机械紧固装置起到固定、连接过渡的作用，使疲劳试样(10)受到气缸加载的横向恒力时不会与夹块产生相对滑动，且受力均匀。

6.根据权利要求1所述的双轴加载的焊件疲劳性能测试装置，其特征在于：所述的疲劳试样(10) 的横向夹持端加工为十字型，横向夹持端长度对应焊缝尺寸，确保焊缝在试验过程中始终受到横向恒力作用且受力均匀，且根据试样表面形状和大小选择不同形式的夹块(8)连接疲劳试样的横向夹持端。

7.根据权利要求1所述的双轴加载的焊件疲劳性能测试装置，其特征在于：所述的疲劳试样(10) 纵向装夹在脉动疲劳试验机上，通过控制系统给疲劳试样(10)加载竖直方向载荷应力，配合气缸加载机构输出的横向恒力达到双轴加载的目的，并根据测试需要改变加载载荷。

8.根据权利要求1所述的双轴加载的焊件疲劳性能测试装置，其特征在于：基于测试高压液压油缸缸筒表面吊环扣焊缝的疲劳性能设计，由于缸体内部高压乳化液内压的作用，缸筒表面焊缝受到轴向和切向双轴方向载荷应力的作用，为了所进行的疲劳试验满足实际工况，在原有拉压脉动载荷基础上加入气缸提供切向应力，模拟实际压力容器表面焊缝受力特点。

9.一种双轴加载的焊件疲劳性能测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、按照疲劳试验国家标准设计疲劳试样(10)，并在焊缝位置处对应延伸出横向夹持端，横向夹持端大小由材料的物理性能和所需加载力水平确定，依据设计的疲劳试样尺寸从实际构件获取所需疲劳试样，根据横向夹持端表面形状和大小确定夹块(8)的形式；

步骤二、将疲劳试样各面打磨至疲劳试验表面粗糙度要求，在横向夹持端与疲劳试样纵向整体的区域加工过渡圆弧并去掉线切割痕迹和表面氧化层影响疲劳数据结果的因素；

步骤三、固定试样于脉动疲劳试验机夹头(11)，保证试样对中性，根据测试材料性质和试样形状确定液压夹持系统夹持力，将夹块(8)与试样配合并通过连杆机构液压钳(7)紧固；根据实际工况所需横向恒力确定气缸活塞杆直径和加载气体压力；

步骤四、将气缸加载机构与机械紧固装置连接，与液压夹持系统共同作用固定疲劳试样(10)并输出横向恒力；

步骤五、确定竖直方向脉动载荷及试验参数，通过控制系统启动试验机，开始试验。