CN103969116A - 空心管材微动疲劳试验的夹具结构 - Google Patents

Abstract

一种空心管材微动疲劳试验的夹具结构，内连接阶梯轴的中部设有外凸台肩，外凸台肩左侧的内连接阶梯轴上套装外螺纹套管，外螺纹套管的外螺纹比外凸台肩高，内连接阶梯轴与外螺纹套管之间的空隙为工位，外凸台肩右侧的内连接阶梯轴与试验机的夹持端连接，内螺纹式连接套管的内腔设有轴阶，轴阶左侧内径比轴阶右侧内径大；轴阶左侧的内螺纹式连接套管的内腔开有内螺纹，内螺纹式连接套管套装在内连接阶梯轴的中部，内螺纹与外螺纹套管的外螺纹连接，外凸台肩位于轴阶上，轴阶右侧的内螺纹式连接套管的内腔套装在内连接阶梯轴的右侧上。本发明在夹持部位有效消除应力集中现象、避免产生接触压、提升材料试验性能可靠性。

Description

空心管材微动疲劳试验的夹具结构

技术领域

本发明涉及材料性能试验领域，尤其是一种疲劳试验的夹具结构。

背景技术

空心管材，常用在核电、化工、炼油设备的连接管路或者换热系统中，这些管子常常需要承受各种静态载荷和动态载荷，尤其在核电压力容器的蒸汽发生器中，管子的服役工况更加复杂。为了让设备长期安全有限的运行，需要对管材在材料试验机进行各种力学性能的试验，如微动疲劳、静态拉伸、常规疲劳等。由于空心圆管内部为空心，壁厚均匀，所以理论上管子各部分承载能力相同。现有的对管中进行材料力学性能试验时，必然要用试验机夹具夹持管材试的端部样。在材料试验过程中(比如管材疲劳试验)，夹具对所夹持的管子部位易产生应力集中及夹持压痕等不利因数。因此，在管材试验过程中，往往在管子夹持部分产生疲劳断裂，导致试验结果不能真实反映实际管子的性能。

目前，在管材力学性能试验中，虽然通过在试验管材夹持部位增加塑料保护层的办法来解决夹具压痕问题，但是，夹具施加夹持力在管材试样端部造成的应力集中却无法消除，因此，还是会在夹持部位发生断裂。基于管材疲劳破坏通常断裂部位在试验机夹具对管材产生的应力集中及压痕裂纹的位置。所以，在做空心管子材料试验时，必须加强夹持部分管子的保护，或者避免试验机的夹具对试样的影响或者避免管材试样接触。从而使得管材在疲劳试验时断裂位置能远离夹持端，真正反映出管材试样的疲劳特性。

发明内容

为了克服现有的空心管材微动疲劳试验时在夹持部位容易应力集中和产生接触压痕、试样性能可靠性较差的不足，本发明提供一种在夹持部位有效消除应力集中现象、避免产生接触压、提升材料试验性能可靠性的空心管材微动疲劳试验的夹具结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种空心管材微动疲劳试验的夹具结构，包括内连接阶梯轴、外螺纹套管和内螺纹式连接套管，所述内连接阶梯轴的中部设有外凸台肩，所述外凸台肩左侧的内连接阶梯轴上套装所述外螺纹套管，所述外螺纹套管的外螺纹比所述外凸台肩高，所述内连接阶梯轴与所述外螺纹套管之间的空隙为用以套装待试验的空心管材的端部的工位，所述外凸台肩右侧的内连接阶梯轴与试验机的夹持端连接，所述内螺纹式连接套管的内腔设有轴阶，轴阶左侧的内螺纹式连接套管的内径比轴阶右侧的内螺纹式连接套管的内径大；轴阶左侧的内螺纹式连接套管的内腔开有内螺纹，所述内螺纹式连接套管套装在内连接阶梯轴的中部，所述内螺纹与所述外螺纹套管的外螺纹连接，所述外凸台肩位于所述轴阶上，轴阶右侧的内螺纹式连接套管的内腔套装在内连接阶梯轴的右侧上。

进一步，所述外螺纹套管的内壁设有与所述待试验的空心管材粘连的内粘结剂层。

更进一步，所述外凸台肩左侧的内连接阶梯轴的外壁设有与所述待试验的空心管材粘连的外粘结剂层。

再进一步，所述外螺纹套管的端部设有与所述待试验的空心管材焊接的焊接工位。

发明专利的技术构思为：具有加强夹持部位保护作用的夹头结构，是在空心管子的夹持部位套接一个圆筒体，套接筒体与空心管子之间的连接采用金属胶水粘接及端部焊接，套筒管的长度应适当。其次，内连接阶梯轴一端插入管材试样内部，并且通过金属胶水粘接管材内表面与阶梯轴一端外表面，而另外一端则通过试验机的夹具进行夹持。最后，为了保证试样管材黏结有足够的作用力能保证在疲劳试验时，不至于滑脱，将带外螺纹的套管与带内螺纹的连接管通过阶梯轴共同对试验管材施加作用了，如此以至试验管材的内外表面及焊接的端部都对试样提供了作用力，保证其所受到的剪切力能保证疲劳试验所需要满足的轴向载荷。按照这思路，保证了管材不与试验机夹具产生直接作用的影响，而是本发明专利把疲劳的轴向载荷间接的转移到试验上，对于材料的端部的在疲劳试验时受到的则是内外连接件的剪切力。这样在试验机做材料拉伸试验或者疲劳试验过程，该结构起到保护夹头位置空心管，因此试件必然在试件中间部位破坏，使试验成功有效。

本发明的有意效果主要表现在：1、夹持部位有效消除应力集中现象、避免产生接触压、提升材料试验性能可靠性；2、该夹头结构简单、操作方便，结构合理、连接可靠、使用方便对管子无损伤，对管子夹持部位保护作用明显。

附图说明

图1是空心管材微动疲劳试验的夹具结构的示意图。

图2是内连接阶梯轴的示意图。

图3是外螺纹管的示意图。

图4是内螺纹式连接套管的示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图4，一种空心管材微动疲劳试验的夹具结构，包括内连接阶梯轴1、外螺纹套管2和内螺纹式连接套管3，所述内连接阶梯轴1的中部设有外凸台肩，所述外凸台肩左侧的内连接阶梯轴上套装所述外螺纹套管2，所述外螺纹套管2的外螺纹比所述外凸台肩高，所述内连接阶梯轴1与所述外螺纹套管2之间的空隙为用以套装待试验的空心管材4的端部的工位，所述外凸台肩右侧的内连接阶梯轴1与试验机的夹持端连接，所述内螺纹式连接套管3的内腔设有轴阶，轴阶左侧的内螺纹式连接套管的内径比轴阶右侧的内螺纹式连接套管的内径大；轴阶左侧的内螺纹式连接套管3的内腔开有内螺纹，所述内螺纹式连接套管3套装在内连接阶梯轴1的中部，所述内螺纹与所述外螺纹套管2的外螺纹连接，所述外凸台肩位于所述轴阶上，轴阶右侧的内螺纹式连接套管3的内腔套装在内连接阶梯轴1的右侧上。

进一步，所述外螺纹套管2的内壁设有与所述待试验的空心管材4粘连的内粘结剂层。

更进一步，所述外凸台肩左侧的内连接阶梯轴1的外壁设有与所述待试验的空心管材粘连的外粘结剂层。

再进一步，所述外螺纹套管2的端部设有与所述待试验的空心管材4焊接的焊接工位。

本实施例中，内连接阶梯轴1的直径比试验管材的内径稍小，外螺纹套管2的内径比试验管材的外径稍大，并且端面与待试验的空心管材4的端面平齐。内连接阶梯轴1与外螺纹套管2同时与试样相黏结，增加了试样的受力面。内连接阶梯轴与外螺纹套管的长度根据试验的载荷试样的尺寸而定，尺寸大小需保证连接阶梯轴及外裂纹套与管材试样的黏结强度应该大于在承受疲劳载荷时所承受的剪切力。

参照图1所述的粘接应该保证形成均匀的胶粘层，保证在承受剪切的时候受力均匀。在具体试验时参照图1夹具与管材试样组装完成后，内连接阶梯轴的一段固定与试验机夹具上进行试验。

Claims (4)

1.一种空心管材微动疲劳试验的夹具结构，其特征在于：所述夹具结构包括内连接阶梯轴、外螺纹套管和内螺纹式连接套管，所述内连接阶梯轴的中部设有外凸台肩，所述外凸台肩左侧的内连接阶梯轴上套装所述外螺纹套管，所述外螺纹套管的外螺纹比所述外凸台肩高，所述内连接阶梯轴与所述外螺纹套管之间的空隙为用以套装待试验的空心管材的端部的工位，所述外凸台肩右侧的内连接阶梯轴与试验机的夹持端连接，所述内螺纹式连接套管的内腔设有轴阶，轴阶左侧的内螺纹式连接套管的内径比轴阶右侧的内螺纹式连接套管的内径大；轴阶左侧的内螺纹式连接套管的内腔开有内螺纹，所述内螺纹式连接套管套装在内连接阶梯轴的中部，所述内螺纹与所述外螺纹套管的外螺纹连接，所述外凸台肩位于所述轴阶上，轴阶右侧的内螺纹式连接套管的内腔套装在内连接阶梯轴的右侧上。

2.如权利要求1所述的空心管材微动疲劳试验的夹具结构，其特征在于：所述外螺纹套管的内壁设有与所述待试验的空心管材粘连的内粘结剂层。

3.如权利要求1或2所述的空心管材微动疲劳试验的夹具结构，其特征在于：所述外凸台肩左侧的内连接阶梯轴的外壁设有与所述待试验的空心管材粘连的外粘结剂层。

4.如权利要求1或2所述的空心管材微动疲劳试验的夹具结构，其特征在于：所述外螺纹套管的端部设有与所述待试验的空心管材焊接的焊接工位。