CN105527180A - 一种金属材料弯曲疲劳试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属材料弯曲疲劳试验方法。所述金属材料弯曲疲劳试验方法，包含以下步骤：S1，选取应变片，将应变片粘接在试验件上；S2，将试验件安装到振动台上，并标记试验件的夹持部位和夹紧力；S3，以应变值为控制量值进行弯曲疲劳试验，当应变值发生变化时，改变实际试验频率以保持应变值不变；S4，当实际试验频率偏离预定试验频率达到设定偏差时，检查应变片，并进行试验件探伤。S5，记录试验件的损伤时间，并计算试验件的弯曲次数；S6，选取一组相同试验件，重复S1至S5；S7，绘制试验件的弯曲次数与寿命曲线图。本发明的有益效果：采用振动方式对材料进行弯曲疲劳试验，大大缩短了试验周期，缩短了新产品的科研周期。

Description

一种金属材料弯曲疲劳试验方法
技术领域
本发明涉及疲劳试验技术领域，具体涉及一种金属材料弯曲疲劳试验方法。
背景技术
随着科学技术的发展，新材料在飞机制造中越来越多的得到应用，新材料要想在航空制造中应用就需完成各种试验，材料弯曲疲劳试验就是其中一项，众所周知，材料的弯曲疲劳试验是一项试验周期长、试验数据分散性大、裂纹产生不易及时发现的试验。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属材料弯曲疲劳试验方法，以解决或至少减轻背景技术中的所存在的至少一处的问题。
本发明的技术方案是：提供一种金属材料弯曲疲劳试验方法包含以下步骤：S1，选取应变片，将应变片粘接在试验件上；S2，将试验件安装到振动台上，并标记试验件的夹持部位和夹紧力；S3，对试验件进行扫频，找出一阶弯曲频率，将共振峰后的预定幅值所对应的频率值作为预定试验频率，以应变值为控制量值进行弯曲疲劳试验，当应变值发生变化时，改变实际试验频率以保持应变值不变；S4，当实际试验频率偏离预定试验频率达到设定偏差时，检查应变片，如果应变片没有脱落，即试验件已发生损伤，进行试验件探伤；S5，记录试验件的损伤时间，并计算试验件的弯曲次数；S6，选取一组相同试验件，重复S1至S5；S7，绘制试验件的弯曲次数与寿命曲线图。
优选地，所述应变片选用箔式应变片。
优选地，所述S3中对试验件进行扫频时，以试验应力加载值对应频率的1/10进行扫频。
优选地，所述应变片的位置按以下方法确定，
B×R×Cos(θ)-2×L×Sin(θ)-2×R＝0；
S＝R×Sin(θ)；
其中，B为试验件的宽度；R为试验件缺口的半径；L为试验件从与夹持端相对的另一端至缺口中心的距离；S为应变片偏离缺口中心的距离。
优选地，所述S3中的预定幅值为共振峰值的1/3。
优选地，所述S4中的设定偏差为5Hz。
优选地，所述S6中一组相同试验件，每组包含10个试验件，并分别进行所述步骤S1至S5。
优选地，所述试验件热处理时，先将毛坯热处理后再加工成试验件，热处理会使材料的加工性能变差时，先对毛坯粗加工，热处理后再次精加工。
优选地，所述试验件的缺口在热处理后加工。
优选地，所述S2中的振动台的频率范围为2Hz-3000Hz。
本发明的有益效果：本发明采用振动方式对材料进行弯曲疲劳试验，大大缩短了试验周期，缩短了新产品的科研周期。
应变片采用箔式应变片，箔式应变片具有散热条件好、允许电流大、横向效应小、疲劳寿命长、生产过程简单、适于批量生产等优点。
对试验件进行扫频时，以试验应力加载值对应频率的1/10进行扫频，不会因振动过大对试验件造成损伤。
预定试验频率设定为在共振峰值后，振动幅值为共振峰值的1/3时对应的频率，其优点在于，振动相对比较稳定，易于试验控制。
附图说明
图1是本发明的金属材料弯曲疲劳试验方法的流程图；
图2是本发明的试验件与应变片安装示意图；
图3是本发明的金属材料弯曲疲劳试验方法中一阶弯曲频率确定图。
其中：1-试验件，11-夹持部位，2-应变片。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1至图3所示，一种金属材料弯曲疲劳试验方法，包含以下步骤：S1，选取应变片2，将应变片2粘接在试验件1上；S2，将试验件2安装到振动台上，并标记试验件2的夹持部位和夹紧力；S3，对试验件2进行扫频，找出一阶弯曲频率，将共振峰后的预定幅值所对应的频率值作为预定试验频率，以应变值为控制量值进行弯曲疲劳试验，当应变值发生变化时，改变实际试验频率以保持应变值不变；S4，当实际试验频率偏离预定试验频率达到设定偏差时，检查应变片2，如果应变片2没有脱落，即试验件1已发生损伤，进行试验件1的探伤。S5，记录试验件1的损伤时间，并计算试验件1的弯曲次数；S6，选取一组相同试验件，重复S1至S5；S7，绘制试验件1的弯曲次数与寿命曲线图。
在本实施例中，应变片选用标距较小的箔式应变片。箔式应变片具有散热条件好、允许电流大、横向效应小、疲劳寿命长。
可以理解的是，应变片还可以选择灵敏度较高的其它镍铬合金材料丝做成的应变片。
S3中对试验件进行扫频时，以试验应力加载值对应频率的1/10进行扫频。找出一阶弯曲频率a，将共振峰后的预定幅值所对应的频率值作为预定试验频率b。在本实施例中，预定幅值为共振峰值的1/3，其优点在于：该处的频率振动比较稳定，易于实现试验的控制。
可以理解的是，预定幅值还可以根据试验实际情况设定，例如，在一个备选实施例中，预定幅值为共振峰值的1/2；在另一个备选实施例中，预定幅值为共振峰值的1/4。
在设定预定试验频率b时，首先通过扫频找出一阶弯曲频率a，其优点是，方便确定试验件的最大振动幅值，以便确定合适的幅值，并确定预定试验频率，有利于提高试验的效率和准置信度。
应变片2的位置按以下方法确定，
B×R×Cos(θ)-2×L×Sin(θ)-2×R＝0；
S＝R×Sin(θ)；
其中，B为试验件的宽度；R为试验件缺口的半径；L为试验件从与夹持端相对的另一端至缺口中心的距离；S为应变片偏离缺口中心的距离。
S4中的设定偏差为5Hz。
可以理解的是，S4中的设定偏差值还可以根据实际情况设定。例如，在一个备选实施例中，S4中的设定偏差值为4Hz；在另一个备选实施例中，S4中的设定偏差值为3Hz。S4中的设定偏差值的设定主要是依据当实际试验频率偏离预定试验频率时，可以确定试验件已经损坏。
S6中一组相同试验件，每组包含10个试验件，并分别进行所述步骤S1至S5。将相同的多个试验件作为一组试验，可以提高实验结果的置信度，使试验结果更具有代表性。
同一组中个每个试验件1在安装到振动台上时，试验件1的夹持部位11及夹紧力应保证相等。可以提高实验结果的置信度，使试验结果更具有代表性。
在准备试验件时，试验件1热处理时，先将毛坯热处理后再加工成试验件，热处理会使材料的加工性能变差时，先对毛坯粗加工，热处理后再次精加工。。
试验件1的缺口在热处理后加工。
S2中的振动台的频率范围为2Hz-3000Hz。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种金属材料弯曲疲劳试验方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1，选取应变片，将应变片粘接在试验件上；
S2，将试验件安装到振动台上，并标记试验件的夹持部位和夹紧力；
S3，对试验件进行扫频，找出一阶弯曲频率，将共振峰后的预定幅值所对应的频率值作为预定试验频率，以应变值为控制量值进行弯曲疲劳试验，当应变值发生变化时，改变实际试验频率以保持应变值不变；
S4，当实际试验频率偏离预定试验频率达到设定偏差时，检查应变片，并进行试验件探伤。
S5，记录试验件的损伤时间，并计算试验件的弯曲次数；
S6，选取一组相同试验件，重复S1至S5；
S7，绘制试验件的弯曲次数与寿命曲线图。
2.如权利要求1所述的金属材料弯曲疲劳试验方法，其特征在于：所述应变片选用箔式应变片。
3.如权利要求2所述的金属材料弯曲疲劳试验方法，其特征在于：所述S3中对试验件进行扫频时，以试验应力加载值对应频率的1/10进行扫频。
4.如权利要求1所述的金属材料弯曲疲劳试验方法，其特征在于：所述应变片的位置按以下方法确定，
B×R×Cos(θ)-2×L×Sin(θ)-2×R＝0；
S＝R×Sin(θ)；
其中，B为试验件的宽度；R为试验件缺口的半径；L为试验件从与夹持端相对的另一端至缺口中心的距离；S为应变片偏离缺口中心的距离。
5.如权利要求1所述的金属材料弯曲疲劳试验方法，其特征在于：所述S3中的预定幅值为共振峰值的1/3。
6.如权利要求1所述的金属材料弯曲疲劳试验方法，其特征在于：所述S4中的设定偏差为5Hz。
7.如权利要求1所述的金属材料弯曲疲劳试验方法，其特征在于：所述S6中一组相同试验件，每组包含10个试验件，并分别进行所述步骤S1至S5。
8.如权利要求1所述的金属材料弯曲疲劳试验方法，其特征在于：所述试验件热处理时，先将毛坯热处理后再加工成试验件，热处理会使材料的加工性能变差时，先对毛坯粗加工，热处理后再次精加工。
9.如权利要求1所述的金属材料弯曲疲劳试验方法，其特征在于：所述试验件的缺口在热处理后加工。
10.如权利要求1所述的金属材料弯曲疲劳试验方法，其特征在于：所述S2中的振动台的频率范围为2Hz-3000Hz。
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