[发明专利]一种弯扭复合高温微动疲劳试验装置

说明书

本发明公开了一种弯扭复合高温微动疲劳试验装置，包括高温炉、扭转加载组件和弯曲加载组件；高温炉放置于支撑架的支撑平台上，支撑架固定于试验机上；扭转加载组件沿竖直方向贯穿高温炉，并将夹持的榫槽试样和榫头试样固定于高温炉内，以对榫槽试样和榫头试样施加扭转或拉伸载荷；弯曲加载组件位于支撑架的支撑平台上，并沿水平方向穿入高温炉内，以对榫槽试样和榫头试样施加弯曲载荷。本发明即可实现对微动疲劳试样的拉压、弯曲、扭转三种不同方向以及高温、室温不同温度条件的全方位试验，可以更好地揭示材料在微动疲劳过程中的损伤机理。

技术领域

本发明属于微动疲劳的技术领域，具体涉及一种弯扭复合高温微动疲劳试验装置。

背景技术

微动疲劳是指在常规疲劳循环载荷的基础上，存在两个相互接触并具有一定载荷的单元发生微小位移和相对滑动的磨损现象，这种现象使得试件的寿命大幅缩短。微动疲劳广泛存在与各种日常和工程领域，如航空、航天、铁路、机械、电气、医学工程、核电等，其越来越成为关键零部件失效的主要原因。

在航空发动机领域，榫头榫槽是叶片和涡轮盘的主要连接方式。据统计，有多达20％的航空发动机失效案例是榫头榫槽的连接结构造成的，而微动疲劳则是榫头榫槽连接结构一种典型的失效原因。叶片与轮盘之间的服役过程中受到高速旋转的离心力、横向的气动压力、高温、腐蚀等综合作用，服役工况特别恶劣。

现已有针对榫连接结构的微动疲劳研究，包括不同材料、不同温度条件下的试验，但只对榫头榫槽配合的拉压方向(即离心力方向)有研究。实际情况下，航空发动机中的叶片处于多种条件的复杂工况，需要考虑不同温度条件和不同加载方向的综合微动疲劳性能。所以，开发一种能够实现多复杂工况下的微动疲劳试验装置对探究材料的损伤机理、进一步提高部件安全性和服役寿命有至关重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种弯扭复合高温微动疲劳试验装置，以解决传统拉压微动疲劳试验局限性的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种弯扭复合高温微动疲劳试验装置，其包括高温炉、扭转加载组件和弯曲加载组件；高温炉放置于支撑架的支撑平台上，支撑架固定于试验机上；

扭转加载组件沿竖直方向贯穿高温炉，并将夹持的榫槽试样和榫头试样固定于高温炉内，以对榫槽试样和榫头试样施加扭转或拉伸载荷；

弯曲加载组件位于支撑架的支撑平台上，并沿水平方向穿入高温炉内，以对榫槽试样和榫头试样施加弯曲载荷。

进一步地，扭转加载组件包括下夹具和用于施加拉伸和扭转载荷的上夹具；下夹具固定于试验机的U型槽中。

进一步地，上夹具与上垂向加载杆一端固定相连，上垂向加载杆的另一端与榫头夹具固定相连，榫头夹具夹持固定榫头试样。

进一步地，上垂向加载杆通过第一螺栓与榫头夹具固定连接，榫头夹具通过第二螺栓与榫头试样固定连接。

进一步地，上垂向加载杆与榫头夹具之间安装第一隔热垫；上垂向加载杆上设有用于冷却上垂向加载杆的进水口和出水口。

进一步地，下夹具与下垂向加载杆一端固定相连，下垂向加载杆的另一端与榫槽夹具固定相连，榫槽夹具夹持固定榫槽试样。

进一步地，下垂向加载杆通过第三螺栓与榫槽夹具固定连接，榫槽夹具通过第四螺栓与榫槽试样固定连接。

进一步地，下垂向加载杆与榫槽夹具之间安装第三隔热垫；下垂向加载杆上设有用于冷却下垂向加载杆的进水口和出水口。

进一步地，弯曲加载组件包括伺服电缸；伺服电缸与横向加载杆一端相连，且在伺服电缸与横向加载杆之间设有第二隔热垫；横向加载杆另一端穿入高温炉内并与弯曲微动垫相连。