CN106950107B - 一种三点弯曲疲劳试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三点弯曲疲劳试验装置，能够扩展拉伸疲劳试验机的功能，使之能够进行三点弯曲疲劳试验；采用可旋转夹持机构设计，可有效进行负应力比的弯曲疲劳试验，并满足三点弯曲实验边界条件，扩展试验范围；优化传统三点弯曲夹具，降低装置成本，解决试验件定位问题。本发明采用的夹紧结构有效防止长时间疲劳试验过程中试验件滑动问题；夹紧结构中上夹紧结构可调，便于夹紧不同厚的试验件；夹紧结构由一滚柱和梯形块组成,滚柱保证实验过程中与试验件线接触并便于更换，保证实验的准确性；梯形块结构设计防止实验过程中与试验件发生干涉；采用上下压头组合方式可有效在负应力比的弯曲疲劳试验过程中施加载荷。

Description

一种三点弯曲疲劳试验装置
技术领域
本发明属于平板件材料力学性能测试用装置，尤其涉及一种适用于拉伸疲劳试验机的弯曲疲劳实验装置。
背景技术
许多大型复杂机械设备在实际工作中，其部件常受到弯曲交变载荷的作用，因此通过弯曲疲劳试验评估构件疲劳性能至关重要，并且可为设计制造提供参考。
弯曲疲劳试验机的功能单一，对试验件的尺寸形状要求较高，通用性不强。实际工程领域多应运通用性更强，精度更高的拉伸疲劳试验机。而对于弯曲疲劳试验，则需要一种实验装置来扩展拉伸疲劳试验机的功能，进行三点弯曲疲劳试验。本发明的功能即是使电液伺服疲劳试验机能够进行三点弯曲疲劳试验。
现有的三点弯曲试验装置只可进行准静态弯曲实验，但并不能有效进行弯曲疲劳试验，其存在如下不足：
1、与准静态三点弯曲试验不同，弯曲疲劳试验过程中，试件会未出现显著变形的情况下突然发生疲劳破坏。试件突然断裂时，若没有相应的保护，可能会发生危险，并且对试验断口可能造成二次破坏，不利于后期分析。因此传统的三点弯曲实验夹具并不能有效进行疲劳试验。
2、传统的三点弯曲实验夹具的设计并不能进行拉-压循环载荷即负应力比的弯曲疲劳试验，适用范围不广。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种试验件定位快、夹具跨距调节块、通用性强、可进行负应力比、可保护试验件的平板件三点弯曲疲劳性能试验装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种三点弯曲疲劳试验装置，包括上夹具和下夹具；所述下夹具包括带滑轨的底座、设置在滑轨上的左、右支撑结构，以及与底座垂直相连的第一连接杆；所述左、右支撑结构可沿滑轨相对于底座滑动；所述左、右支撑结构均包括转轴、支撑转轴的框架，以及设置于转轴上并可绕转轴旋转的第一夹持机构；所述第一夹持机构包括第一上压头和第一下压头，以及连接第一上压头、第一下压头的第一连接件；所述第一下压头不可调，起到水平定位及支撑试件的作用；所述第一上压头可调，可沿第一连接件相对于第一下压头移动，便于夹紧不同厚度的试验件；
所述上夹具包括第二连接杆和与第二连接杆相连的第二夹持机构，所述第二夹持机构包括第二上压头、第二下压头，以及连接第二上压头、第二下压头的第二连接件；所述第二上压头不可调；所述第二下压头可调，可沿第二连接件相对于第二上压头移动，便于夹紧不同厚度的试验件。
进一步的，所述第一上压头、第一下压头、第二上压头、第二下压头均由顶部设有劣弧槽的梯形块和设置于劣弧槽内的圆形滚柱组成。
进一步的，所述第一连接件和第二连接件分别为若干根圆柱销钉。
进一步的，所述左、右支撑结构的框架分别通过地脚螺栓与滑轨相连。
进一步的，所述底座上设有标尺，用以调节左、右支撑结构的跨度距离。
进一步的，所述第一上压头、第二下压头分别设有可调螺栓，通过可调螺栓调节位置。
本发明具有的优点和有益效果：
1、本发明可以扩展拉伸疲劳试验机的功能，使之能够进行三点弯曲疲劳试验；
2、采用可旋转夹持机构设计，可有效进行负应力比的弯曲疲劳试验，并满足三点弯曲实验边界条件，扩展试验范围；
3、优化传统三点弯曲夹具，降低装置成本，解决试验件定位问题；传统夹具进行疲劳试验过程中试验件可能会发生滑动，本发明通过夹紧结构有效防止长时间疲劳试验过程中试验件滑动问题；夹紧结构中上夹紧结构可调，便于夹紧不同厚的试验件；
4、夹紧结构由一滚柱和梯形块组成,滚柱保证实验过程中与试验件线接触并便于更换，保证实验的准确性；梯形块结构设计防止实验过程中与试验件发生干涉；
5、采用上下压头组合方式可有效在负应力比的弯曲疲劳试验过程中施加载荷；
6、上下夹具均通过连接杆与试验机连接，可确保加载线、压头和底座对中要求，保证数据质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明上夹具结构示意图；
图3是本发明下夹具结构示意图；
图4是本发明压头示意图；
图中标号：1-1、第二夹持机构；1-2、第二连接杆；1-3、六角螺母；1-4、支架；1-5、第二上压头；1-6、第二下压头；1-7、圆柱销钉；1-8、内六角螺栓；2、试验件；3-1、底座；3-2、左支撑结构；3-3、右支撑结构；3-4、标尺；3-5、第一连接杆；3-6、第一夹持机构；3-7、固定支架；3-8、螺钉；3-9、轴瓦；3-10、转轴；3-11、端盖；3-12、第一下压头；3-13、内六角螺栓；3-14、六角螺母；3-15、第一上压头；3-16、圆柱销钉；4-1、梯形块；4-2、劣弧形槽；4-3、滚柱。
具体实施方式
下面结合具体实验及附图对本发明作更进一步描述。
如图1所示，本发明提供的三点弯曲疲劳装置由上夹具和下夹具组成。下夹具包括带滑轨的底座3-1、设置于滑轨上的左支撑结构3-2和右支撑结构3-3，以及与底座3-1垂直相连的第一连接杆3-5。底座3-4上设有标尺3-4。左支撑结构3-2和右支撑结构3-3均设有第一夹持机构3-6。上夹具包括第二夹持机构1-1和与之相连的第二连接杆1-2。试验件2的两端分别固定于左支撑结构3-2和右支撑结构3-3的第一夹持机构3-6，中部固定于第二夹持机构1-1内。
如图2所示，上夹具包括：第二连接杆1-2、支架1-4、圆柱销钉1-7和第二上压头1-5、第二下压头1-6。
第二连接杆1-2一端为光滑的夹持端，连接疲劳试验机的上夹头，另一端为螺纹设计，连接支架1-4，通过六角螺母1-3紧固；支架1-4采用框架式设计，与上下两个压头通过两根圆柱销钉1-7连接；第二上压头1-5固定在支架1-4内，第二下压头1-6可沿圆柱销钉1-7上下滑动；试验件2装夹完成后，第二下压头1-6通过可调内六角螺栓1-8调节，夹紧试验件2；第二上、下压头均由一圆形滚柱4-3和梯形块4-1组成，圆柱形滚柱4-3确保压头与试验件2线接触。压头直接作用于试验件2，长时间实验会使其磨损，磨损后只需更换滚柱4-3即可。
如图3所示，左支撑机构3-2、右支撑机构3-3均采用框架式结构。由内置转轴3-10的框架3-7和第一夹持机构3-6组成。
第一夹持机构3-6与框架3-7通过转轴3-10连接，并可绕转轴3-10旋转。转轴3-10的两端设有端盖3-11，端盖3-11通过螺钉3-8固定于框架3-7。转轴3-10上设有轴瓦3-9。第一夹持机构3-12内设置第一上压头3-15和第一下压头3-12，上下压头通过四根圆柱销钉3-16连接。其中第一下压头3-12不可调，起到水平定位及支撑试件的作用；第一上压头3-15可通过设置于框架3-7上的内六角螺栓3-13和六角螺母3-14调节，便于夹紧不同厚度的试验件。左、右第一夹持机构3-6可防止因长时间疲劳试验试验件在水平面上发生滑动。在试件疲劳破坏时，夹紧试件以保护试件断口以及周围仪器。在进行负应力比的疲劳试验时，第一上压头3-15和第一下压头3-12同时起到支撑作用。
第一上压头3-15和第一下压头3-12均由一圆形滚柱4-3和梯形块4-1组成，梯形块4-1上表面有一劣弧槽4-2，滚柱4-3可从侧面推入梯形块4-1中，方便更换。
底座3-1上设有T型滑轨和标尺3-4，左、右支撑结构可沿滑轨移动，并分别通过地脚螺栓与底座3-1相连。松开地脚螺栓上的螺母，左、右支撑结构可在底座滑轨中滑动以精确调节跨度距离。下夹具与试验机作动缸通过第一连接杆3-5相连。
试验时将上夹具和下夹具分别安装到拉伸疲劳机的上下夹头上，即可对试验件施加载荷，读取试验件的弯曲载荷量和变形数据。
在进行材料三点弯曲疲劳试验前，先安装完成上夹具和下夹具各个部件。对下夹具，根据实验及试验件的具体要求，松开底座3-1与左、右支撑结构间的地脚螺栓，依据标尺3-4调整左、右支撑结构的跨距后拧紧地脚螺栓。调试完成后，将下夹具安装到疲劳试验机的下夹头上并夹紧第一连接杆3-5。对于上夹具直接安装到试验机上夹头并夹紧第二连接杆1-2。调整试验机可动作动缸到合适位置，使试验件能穿过左、右第一夹持机构3-6和第二夹持机构1-1。通过左、右支撑机构上的可调螺栓，调节第一上压头3-15，拧紧内六角螺栓3-13夹紧试验件。同理通可调螺栓调节上夹具的第二下压头1-6，与试验件相接触后拧紧螺母。完毕即可开始实验。

Claims (4)

1.一种三点弯曲疲劳试验装置，其特征在于，包括上夹具和下夹具；所述下夹具包括带滑轨的底座、设置在滑轨上的左、右支撑结构，以及与底座垂直相连的第一连接杆；所述左、右支撑结构可沿滑轨相对于底座滑动；所述左、右支撑结构均包括转轴、支撑转轴的框架，以及设置于转轴上并可绕转轴旋转的第一夹持机构；所述第一夹持机构包括第一上压头和第一下压头，以及连接第一上压头、第一下压头的第一连接件；所述第一下压头不可调，起到水平定位及支撑试件的作用；所述第一上压头可调，可沿第一连接件相对于第一下压头移动，便于夹紧不同厚度的试验件；
所述上夹具包括第二连接杆和与第二连接杆相连的第二夹持机构，所述第二夹持机构包括第二上压头、第二下压头，以及连接第二上压头、第二下压头的第二连接件；所述第二上压头不可调；所述第二下压头可调，可沿第二连接件相对于第二上压头移动，便于夹紧不同厚度的试验件；
所述第一上压头、第一下压头、第二上压头、第二下压头均由顶部设有劣弧槽的梯形块和设置于劣弧槽内的圆形滚柱组成；
所述第一连接件和第二连接件分别为若干根圆柱销钉。
2.根据权利要求1所述的一种三点弯曲疲劳试验装置，其特征在于，所述左、右支撑结构的框架分别通过地脚螺栓与滑轨相连。
3.根据权利要求1所述的一种三点弯曲疲劳试验装置，其特征在于，所述底座上设有标尺，用以调节左、右支撑结构的跨度距离。
4.根据权利要求1所述的一种三点弯曲疲劳试验装置，其特征在于，所述第一上压头、第二下压头分别设有可调螺栓，通过可调螺栓调节位置。
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