CN104596836A - 管材微动疲劳试验横向微动加载装置 - Google Patents
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Abstract
一种管材微动疲劳试验桥横向微动加载装置，包括杯形固定装置、微动桥和加载螺栓，所述杯形固定装置设有供待试验管材的通孔，所述通孔的内径大于待试验管材的外径，所述杯形固定装置的上部通孔内径比下部通孔内径大，所述杯形固定装置的上部一圈等圆弧间隔地布置至少两个螺纹孔，所述加载螺栓穿过所述螺纹孔，所述加载螺栓的端部设有第一球形凹槽，所述加载螺栓的端部通过球顶触在所述微动桥的外侧，所述微动桥的内侧安装用于测量施加载荷大小的应变传感器，所述微动桥的内侧与所述待待试验管材的上部贴合；所述杯形固定装置的下部设有用以固定所述待试验管材的锁紧装置。本发明结构简单、操作方便、有效保证施加的横向载荷稳定性、保证试验的有效性。
Description
技术领域
本发明涉及材料性能试验领域，尤其是提供管材微动疲劳试验试样施加横向微动载荷及产生微动摩擦时的一种稳定及可靠的装置。
背景技术
微动是两接触表面之间发生的振幅极小(通常为微米量级)的相对运动，通常发生在振动环境下的近似紧配合的接触表面。微动可以造成接触表面摩擦磨损，产生材料损失和构件尺寸变化；微动也可以加速裂纹的萌生、扩展，使结构的疲劳寿命大大降低。微动损伤普遍存在于机械行业、航空航天器、核反应堆、电力工业、桥梁工程、交通运输工具甚至人工植入器官等领域的紧密配合部件中，已成为大量关键零部件失效的主要祸患之一，被认为是工业中的癌症，引起了国内外科技工作者的高度重视。微动损伤使得许多核电设备随着堆龄的增加损伤失效事例越来越多。因此，对微动疲劳的试验研究尤为重要。为了对在在核电、化工、炼油设备的连接管路或者换热系统中，常用的各种承受静态载荷和动态载荷管子进行微动疲劳研究，尤其在核电压力容器的蒸汽发生器中，服役的管子。需要设计出稳定可靠的微动加载装置。
目前，在管材微动疲劳过程中，往往在由于微动装置的稳定性及可靠性较差，并且操作很复杂，导致试验结果很不理想，试验结果不能真实反映实际管子的性能。基于通用的管材微动疲劳试验加载装置稳定性较差，施加载荷波动性较大等情况。所以，在做空心管子材料微动疲劳试验时，必须设计一种对管形试样施加横向载荷稳定可靠的 试验装置，从而使得对施加横向载荷的微动桥在管形试样受到轴向载荷而发生相对滑动时，横向载荷将不发生改变。并且在整个试验过程中微动桥、固定支座等结构也能稳定可靠的工作。
发明内容
为了克服目前空心管子微动疲劳试验时存在的微动桥及施加横向载荷的装置稳定性较差，且不能满足对管状试样进行微动疲劳试验的情况。本发明提供一种结构简单、操作方便、有效保证施加的横向载荷、保证试验的有效性的可靠性较好的管材微动疲劳试验微动桥横向加载装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种管材微动疲劳试验微动桥横向加载装置，包括杯形固定装置、微动桥和加载螺栓，所述杯形固定装置设有供待试验管材的通孔，所述通孔的内径大于待试验管材的外径，所述杯形固定装置的上部通孔内径比下部通孔内径大，所述杯形固定装置的上部一圈等圆弧间隔地布置至少两个螺纹孔，所述加载螺栓穿过所述螺纹孔，所述加载螺栓的端部设有第一球形凹槽，所述加载螺栓的端部通过球顶触在所述微动桥的外侧，所述微动桥的内侧安装用于测量施加载荷大小的应变传感器，所述微动桥的内侧与所述待试验管材的上部贴合；所述杯形固定装置的下部设有用以固定所述待试验管材的锁紧装置。
进一步，所述微动桥的外侧开有第二球形槽。
更进一步，所述加载螺栓包括固定螺帽、活动螺帽和螺纹段，所述螺纹段的外侧固定所述固定螺帽，所述螺纹段的中部套装所述活动螺帽，所述螺纹段的内侧设有所述第一球形槽。
所述加载螺栓有两个。两个加载螺栓对称布置，对微动桥进行加载。
所述杯形固定装置最下端与管状试样夹头相连接，杯形固定装置的下端套在所述管状试样夹头的圆柱面上，杯形固定装置的下端对称位置切割掉一小端圆弧，并在最下端对应的切割位置两边焊接所述锁紧装置。
所述锁紧装置为螺栓锁紧装置。在使用时通过螺栓螺母锁紧来使得杯形固定装置与试样夹具下端相固定。
所述应变传感器为应变片。
本发明的技术构思为：具有提供微动载荷的横向加载装置，是采用微动桥、球形头螺栓、杯形固定装置及螺栓锁紧结构共同作用来对管状试样提供横向载荷的。首先微动桥与球形头加载螺栓通过球面进行接触，且进行力的传递作用。其次，将球形头通过螺纹孔固定于杯形固定装置上，从而保证螺栓与杯形固定装置保持相对稳定，从而通过稳、可靠的横向载荷。最后为力保证整个微动加载装置与试验机保持相对静止，则通过螺栓锁紧结构将杯形固定结构紧固与试样不动端，此时，整个微动装置将与试验机静止端保持一致。从而使得微动桥及其施加载荷的螺栓等处于静止状态。在试样通过试验机做微动疲劳的过程中，静止的微动装置与轴向微动的管状试样存在滑动，从而达到微动疲劳的效果。
本发明专利的效果主要表现在：该微动疲劳横向加载装置结构简单、操作方便，结构合理、连接可靠、使用方便对管状进行微动试验时稳定可靠。
附图说明
图1是管材微动疲劳试验微动桥横向加载装置的示意图。
图2是微动桥的示意图。
图3是加载螺栓示意图。
图4是杯形固定装置的示意图。
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4，一种管材微动疲劳试验微动桥横向加载装置，包括杯形固定装置1、微动桥2、加载螺栓3、定位及传递载荷的钢球4、试验管材5、锁紧螺栓6和管材夹头7，所述杯形固定装置1设有供待试验管材5的通孔，所述通孔的内径大于待试验管材5的外径，所述杯形固定装置1的上部通孔内径比下部通孔内径大，所述杯形固定装置1的上部一圈等圆弧间隔地布置至少两个螺纹孔，所述加载螺栓3穿过所述螺纹孔，所述加载螺栓3的端部设有第一球形凹槽，所述加载螺栓3的端部通过球顶触在所述微动桥2的外侧，所述微动桥2的内侧安装用于测量施加载荷大小的应变传感器，所述微动桥2的内侧与所述待待试验管材5的上部贴合；所述试样管材通过管材夹头7固定在一起；所述杯形固定装置1的下部设有用以固定所述待试验管材夹头7的锁紧装置6。
进一步，所述微动桥2的外侧开有第二球形槽。
更进一步，所述加载螺栓3包括固定螺帽、活动螺帽和螺纹段，所述螺纹段的外侧固定所述固定螺帽，所述螺纹段的中部套装所述活动螺帽，所述螺纹段的内侧设有所述第一球形槽。
所述加载螺栓3有两个。两个加载螺栓对称布置，对微动桥进行 加载。当然，也可以根据需要设置三个，甚至四个。
所述杯形固定装置1最下端与管状试样夹头相连接，杯形固定装置1的下端套在所述管状试样夹头的圆柱面上，杯形固定装置的下端对称位置切割掉一小端圆弧，并在最下端对应的切割位置两边焊接所述锁紧装置。
所述锁紧装置为螺栓锁紧装置。在使用时通过螺栓螺母锁紧来使得杯形固定装置与试样夹具下端相固定。
所述应变传感器为应变片。
图1所示，所述微动桥2采用为槽型微动桥结构，其内部贴应变、外侧有球形凹槽。所述微动桥两端与试样向接触而外侧通过球形凹槽与加载螺栓相连接，通过螺栓施加载荷。
所述加载螺栓3如图2所示，一端固定于杯形固定装置上，另外一端与图1所示结构相衔接。通过旋转螺栓来施加载荷。
所述杯形固定装置1图3所示，其上端连接加载螺栓，下端通过螺栓锁紧装置与试样夹具固定，从而保持与试样机静止端的相对静止。
本专利实施过程中，杯形固定装置的内径大于微动桥的长度，使得微动桥能放于其中，固定装置的下端相对于试样夹具略大，使得试样夹头可以完全套入其中并且可以通过螺栓锁紧装置进行固定。微动桥的外侧球形凹槽与球形头加载螺栓应该匹配，保证其具有自动对中的效果。
在具体试验时参照图1组装完成后，与试样一起固定在试验机夹具上进行试验。
Claims (7)
1.一种管材微动疲劳试验横向微动加载装置，其特征在于：所述加载装置包括杯形固定装置、微动桥和加载螺栓，所述杯形固定装置设有供待试验管材的通孔，所述通孔的内径大于待试验管材的外径，所述杯形固定装置的上部通孔内径比下部通孔内径大，所述杯形固定装置的上部一圈等圆弧间隔地布置至少两个螺纹孔，所述加载螺栓穿过所述螺纹孔，所述加载螺栓的端部为球形头，所述加载螺栓的端部通过球顶触在所述微动桥的外侧，所述微动桥的内侧安装用于测量施加载荷大小的应变传感器，所述微动桥的内侧两端与所述待试验管材的上部贴合，所述微动桥的外侧为球形凹槽；所述杯形固定装置的下部设有用以固定所述待试验管材的锁紧装置。
2.如权利要求1所述的管材微动疲劳试验微动桥横向加载装置，其特征在于：所述微动桥的外侧开有第二球形槽。
3.如权利要求1或2所述的管材微动疲劳试验微动桥横向加载装置，其特征在于：所述加载螺栓包括固定螺帽、活动螺帽和螺纹段，所述螺纹段的外侧固定所述固定螺帽，所述螺纹段的中部套装所述活动螺帽，所述螺纹段的内侧设有所述第一球形槽。
4.如权利要求1或2所述的管材微动疲劳试验微动桥横向加载装置，其特征在于：所述加载螺栓有两个。
5.如权利要求1或2所述的管材微动疲劳试验微动桥横向加载装置，其特征在于：所述杯形固定装置最下端与管状试样夹头相连接，杯形固定装置的下端套在所述管状试样夹头的圆柱面上，杯形固定装置的下端对称位置切割掉一小端圆弧，并在最下端对应的切割位置两边焊接所述锁紧装置。
6.如权利要求5所述的管材微动疲劳试验微动桥横向加载装置，其特征在于：所述锁紧装置为螺栓锁紧装置。
7.如权利要求1或2所述的管材微动疲劳试验微动桥横向加载装置，其特征在于：所述应变传感器为应变片。
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