CN112284699B - 动态加载扭转试验装置及动态加载扭转试验方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供动态加载扭转试验装置及动态加载扭转试验方法，动态加载扭转试验装置包括加载板结构、连接结构、弹性结构和扭转板结构，加载板结构包括第一加载板和第二加载板，第一加载板和第二加载板之间具有夹角；连接结构包括第一连接杆和第二连接杆，其一刚性连接高频疲劳试验机上，另一连接杆通过夹具固定；弹性结构包括两个第一弹性板以及两个第二弹性板；扭转板结构包括第一扭转板和第二扭转板。第一扭转板和第二扭转板用于连接测试件。整体动态加载试验装置结构简单，装置零部件较少，结构设计合理紧凑，实现成本低，有效减少除扭转载荷之外的其它载荷对测试件的影响，使试验结果更符合实际情况。

Description

动态加载扭转试验装置及动态加载扭转试验方法

技术领域

本申请涉及材料试样及零部件扭转试验技术领域，特别涉及动态加载扭转试验装置及动态加载扭转试验方法。

背景技术

材料试样及零部件在进行扭转试验时，一般需要在专用的扭转(疲劳)试验设备上进行试验，这种专用的扭转试验设备价格昂贵，设备试验时的能耗大，设备维护费用高，试验周期长，试验装置复杂。

现有技术只能实现试件的静态加载。试件受试验平台上的支持座静态夹持的影响，试验精度较差。不具备形成交叉施力结构的启示，并且结构较复杂，占据空间大，设备成本偏高。

发明内容

本申请实施例提供动态加载扭转试验装置动态加载扭转试验方法，以解决相关技术中只能实现对试件的静态加载，试验精度差，不具备形成交叉施力的结构启示，结构复杂，占据空间大，设备成本高的问题。

第一方面，本发明提供了一种动态加载扭转试验装置，包括加载板结构、连接结构、弹性结构和扭转板结构，所述加载板结构包括间隔设置的第一加载板和第二加载板，所述第一加载板的长度延伸方向和所述第二加载板的长度延伸方向之间具有夹角；所述连接结构包括设于所述第一加载板顶部的第一连接杆、设于所述第二加载板顶部的第二连接杆，所述第一连接杆和所述第二连接杆分别用于刚性连接高频疲劳试验机的两端；弹性结构包括并排设置的两个第一弹性板、以及与两个所述第一弹性板平行的两个第二弹性板；两个所述第一弹性板的一端分别刚性连接于所述第一加载板的两端，两个所述第二弹性板的一端分别刚性连接于所述第二加载板的两端；扭转板结构包括并排设置的第一扭转板和第二扭转板，所述第一扭转板的两端分别与一所述第一弹性板的另一端和一所述第二弹性板的另一端刚性连接，所述第二扭转板的两端分别与另一所述第一弹性板的另一端和另一所述第二弹性板的另一端刚性连接，所述第一扭转板和所述第二扭转板用于连接测试件。

一些实施例中，所述第一加载板的长度延伸方向和所述第二加载板的长度延伸方向之间的夹角的角度范围为50°-70°。

一些实施例中，所述第一加载板的两端均设有第一倾斜面，两个所述第一弹性板分别固定于对应的两个所述第一倾斜面上；

所述第二加载板的两端均设有第二倾斜面，两个所述第二弹性板分别固定于对应的两个所述第二倾斜面上。

一些实施例中，所述第一倾斜面与所述第一加载板的长度延伸方向之间的夹角角度范围为90度-135度；

所述第一倾斜面与所述第一加载板的长度延伸方向之间的夹角角度范围为90度-135度。

一些实施例中，所述第一扭转板和测试件的其中之一上设有第一安装槽，其中之另一上设有第一凸耳，所述第一安装槽与所述第一凸耳相匹配；所述第二扭转板和测试件的其中之一上设有第二安装槽，其中之另一上设有第二凸耳，所述第二安装槽与所述第二凸耳相匹配。

一些实施例中，所述第一连接杆焊接螺接于所述第一加载板上；所述第二连接杆焊接或螺钉紧固连接于所述第二加载板上。

一些实施例中，所述第一加载板的中心线和所述第二加载板的中心线同轴设置。

一些实施例中，其中一所述第一弹性板的一端焊接或螺钉紧固连接于所述第一加载板上，另一端焊接或螺钉紧固连接于所述第一扭转板上，另一所述第一弹性板的一端焊接或螺钉紧固连接于所述第一加载板上，另一端焊接或螺钉紧固连接于所述第二扭转板上；其中一所述第二弹性板的一端焊接或螺钉紧固连接于第二加载板上，另一端焊接或螺钉紧固连接于第一扭转板上，另一所述第二弹性板的一端焊接或螺钉紧固连接于第二加载板上，另一端焊接或螺钉紧固连接于第二扭转板上；

所述第二弹性板一端螺钉紧固或焊接固定于所述第二加载板上，所述第二弹性板的另一端螺钉紧固或焊接固定于所述第二扭转板上。

一些实施例中，所述第一弹性板和所述第二弹性板均设为金属薄板。

第二方面，本发明提供一种动态加载扭转试验方法，包括如下步骤：

将如上动态加载扭转试验装置的第一连接杆和第二连接杆分别连接于高频疲劳试验机两侧；

通过高频疲劳试验机向第一连接杆或第二连接杆动态轴向施加高频率试验载荷；

检测设置于第一扭转板和第二扭转板之间的测试件的扭转应力。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了动态加载扭转试验装置及动态加载扭转试验方法，第一加载板和第二加载板上分别设置第一连接杆和第二连接杆，分别用于连接于高频疲劳试验机的两端。第一加载板和第二加载板之间具有夹角，第一扭转板和第二扭转板用于连接测试件，通过高频疲劳试验机向第一连接杆或第二连接杆动态施加轴向高频率试验载荷，对测试件进行扭转疲劳试验，整体动态加载试验装置结构简单，装置零部件较少，结构设计合理紧凑，实现成本低，有效减少除扭转载荷之外的其它载荷对测试件的影响，使试验结果更符合实际情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的动态加载扭转试验装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的动态加载扭转试验装置的正视图；

图3为本申请实施例提供的动态加载扭转试验装置的附视图。

图中：11、第一连接杆；12、第二连接杆；21、第一加载板；211、第一倾斜面；22、第二加载板；221、第二倾斜面；31、第一弹性板；32、第二弹性板；41、第一扭转板；42、第二扭转板；5、测试件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了动态加载扭转试验装置及动态加载扭转试验方法，其能解决相关技术中只能实现对试件的静态加载，试验精度差，不具备形成交叉施力的结构启示，结构复杂，占据空间大，设备成本高的问题。

请参考图1-2，本发明提供了一种动态加载扭转试验装置，包括加载板结构、连接结构、弹性结构和扭转板结构，所述加载板结构包括间隔设置的第一加载板21和第二加载板22，所述第一加载板21的长度延伸方向和所述第二加载板22的长度延伸方向之间具有夹角，所述夹角的角度范围为45°-75°，在一具体实施例中，所述夹角的角度值为60°。所述连接结构包括设于所述第一加载板21顶部的第一连接杆11、设于所述第二加载板22顶部的第二连接杆12，所述第一连接杆11和所述第二连接杆12分别用于刚性连接高频疲劳试验机的两端；弹性结构包括并排设置的两个第一弹性板31、以及与两个所述第一弹性板31平行的两个第二弹性板32；两个所述第一弹性板31的一端分别刚性连接于所述第一加载板21的两端，两个所述第二弹性板32的一端分别刚性连接于所述第二加载板22的两端；扭转板结构包括并排设置的第一扭转板41和第二扭转板42，所述第一扭转板41的两端分别与一所述第一弹性板31的另一端和一所述第二弹性板32的另一端刚性连接，所述第二扭转板42的两端分别与另一所述第一弹性板31的另一端和另一所述第二弹性板32的另一端刚性连接，所述第一扭转板41和所述第二扭转板42用于连接测试件5。

本申请实施例提供了动态加载扭转试验装置及动态加载扭转试验方法，第一加载板21和第二加载板22上分别设置第一连接杆11和第二连接杆12，第一连接杆11或第二连接杆12用于连接于高频疲劳试验机上，另一连接杆固定于夹具上，第一加载板21和第二加载板22之间具有夹角，第一扭转板41和第二扭转板42用于连接测试件5，整体动态加载试验装置结构简单，装置零部件较少，结构设计合理紧凑，实现成本低，有效减少除扭转载荷之外的其它载荷对测试件5的影响，使试验结果更符合实际情况。

在一实施例中，请参考图3，所述第一加载板21的长度延伸方向和所述第二加载板22的长度延伸方向之间的夹角的角度范围为50°-70°，通过两第一弹性板31施加于第一扭转板41的两端，两第二弹性板32施加于第二扭转板42的两端，产生一定的旋转扭矩，第一扭转板41和第二扭转板42对测试件5施加动态加载扭转载荷，可实现动态加载扭转试验。

在一实施例中，请参考图1，所述第一加载板21的两端均设有第一倾斜面211，两个所述第一弹性板31分别固定于对应的两个所述第一倾斜面211上；所述第二加载板22的两端均设有第二倾斜面221，两个所述第二弹性板32分别固定于对应的两个所述第二倾斜面221上，以实现具有夹角的第一加载板21和第二加载板22之间的其他零部件的顺利连接，形成稳固连接的整体结构。

在一实施例中，请参考图3，所述第一倾斜面211与所述第一加载板21的长度延伸方向之间的夹角角度范围为90度-135度；所述第一倾斜面211与所述第一加载板21的长度延伸方向之间的夹角角度范围为90度-135度，具体根据第一加载板21和第二加载板22之间的夹角而定。

在一实施例中，所述第一扭转板41和测试件5的其中之一上设有第一安装槽，其中之另一上设有第一凸耳，所述第一安装槽与所述第一凸耳相匹配，从而实现将所述测试件5固定于第一扭转板41和第二扭转板42之间。

在本申请变换的实施例中，所述第二扭转板42和测试件5的其中之一上设有第二安装槽，其中之另一上设有第二凸耳，所述第二安装槽与所述第二凸耳相匹配。从而实现测试件5和第一扭转板41和第二扭转板42之间无间隙连接，可实现高频率的动态扭转试验。

在一实施例中，所述第一连接杆11螺纹连接或焊接于所述第一加载板21上；所述第二连接杆12螺纹连接或焊接于所述第二加载板22上。

在一实施例中，所述第一加载板21的中心线和所述第二加载板22的中心线同轴设置，以降低除了扭转载荷之外的其他载荷对测试件5的影响，使试验结果更符合实际情况。

在一实施例中，其中一所述第一弹性板31的一端焊接或螺钉紧固连接于所述第一加载板21上，另一端焊接或螺钉紧固连接于所述第一扭转板41上，另一所述第一弹性板31的一端焊接或螺钉紧固连接于所述第一加载板21上，另一端焊接或螺钉紧固连接于所述第二扭转板42上；其中一所述第二弹性板32的一端焊接或螺钉紧固连接于第二加载板22上，另一端焊接或螺钉紧固连接于第一扭转板41上，另一所述第二弹性板32的一端焊接或螺钉紧固连接于第二加载板22上，另一端焊接或螺钉紧固连接于第二扭转板42上。

在一实施例中，所述第一弹性板31和所述第二弹性板32均设为金属薄板。

第二方面，本发明提供一种动态加载扭转试验方法，包括如下步骤：

将如上动态加载扭转试验装置的第一连接杆11或第二连接杆12连接于高频疲劳试验机上，另一连接杆夹持固定于夹具上；

通过高频疲劳试验机向第一连接杆11和第二连接杆12动态施加高频率轴向试验载荷；

检测设置于第一扭转板41和第二扭转板42之间的测试件5的扭转应力。

试验时用疲劳试验机夹持固定第一连接杆11或第二连接杆12，另一连接杆通过夹具夹持固定。试验机通过第一连接杆11或第二连接杆12施加一定的轴向载荷，试验装置的第一加载板21和第二加载板22之间具有一定的角度，通过第一加载板21和第二加载板22分别将载荷传递至两端第一弹性板31和第二弹性板32，通过两端第一弹性板31和第二弹性板32分别在第一扭转板41和第二扭转板42的两端产生一定的旋转扭矩，第一扭转板41和第二扭转板42对测试件5两端施加一定的旋转扭矩，实现一次性断裂扭转试验或高周次扭转疲劳试验的目的。

在一实施例中，在测试件5上粘贴应变片，可精确测量试样上施加的扭矩应力值，建立施加的轴向载荷与扭转应力值间的对应关系曲线。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸螺纹连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种动态加载扭转试验装置，其特征在于，包括：

加载板结构，包括间隔设置的第一加载板和第二加载板，所述第一加载板的长度延伸方向和所述第二加载板的长度延伸方向之间具有夹角；

连接结构，包括设于所述第一加载板顶部的第一连接杆、设于所述第二加载板顶部的第二连接杆，所述第一连接杆和所述第二连接杆分别用于刚性连接高频疲劳试验机的两端；

弹性结构，包括并排设置的两个第一弹性板、以及与两个所述第一弹性板平行的两个第二弹性板；两个所述第一弹性板的一端分别刚性连接于所述第一加载板的两端，两个所述第二弹性板的一端分别刚性连接于所述第二加载板的两端；以及，

扭转板结构，包括并排设置的第一扭转板和第二扭转板，所述第一扭转板的两端分别与一所述第一弹性板的另一端和一所述第二弹性板的另一端刚性连接，所述第二扭转板的两端分别与另一所述第一弹性板的另一端和另一所述第二弹性板的另一端刚性连接，所述第一扭转板和所述第二扭转板用于连接测试件。

2.如权利要求1所述的动态加载扭转试验装置，其特征在于，所述第一加载板的长度延伸方向和所述第二加载板的长度延伸方向之间的夹角的角度范围为50°-70°。

3.如权利要求1所述的动态加载扭转试验装置，其特征在于，所述第一加载板的两端均设有第一倾斜面，两个所述第一弹性板分别固定于对应的两个所述第一倾斜面上；

所述第二加载板的两端均设有第二倾斜面，两个所述第二弹性板分别固定于对应的两个所述第二倾斜面上。

4.如权利要求3所述的动态加载扭转试验装置，其特征在于，所述第一倾斜面与所述第一加载板的长度延伸方向之间的夹角角度范围为90度-135度；

所述第一倾斜面与所述第一加载板的长度延伸方向之间的夹角角度范围为90度-135度。

5.如权利要求1所述的动态加载扭转试验装置，其特征在于，

所述第一扭转板和测试件的其中之一上设有第一安装槽，其中之另一上设有第一凸耳，所述第一安装槽与所述第一凸耳相匹配；

所述第二扭转板和测试件的其中之一上设有第二安装槽，其中之另一上设有第二凸耳，所述第二安装槽与所述第二凸耳相匹配。

6.如权利要求5所述的动态加载扭转试验装置，其特征在于，所述第一连接杆螺纹连接或焊接于所述第一加载板上；

所述第二连接杆螺纹连接或焊接于所述第二加载板上。

7.如权利要求1所述的动态加载扭转试验装置，其特征在于，所述第一加载板的中心线和所述第二加载板的中心线同轴设置。

8.如权利要求1所述的动态加载扭转试验装置，其特征在于，其中一所述第一弹性板的一端焊接或螺钉紧固连接于所述第一加载板上，另一端焊接或螺钉紧固连接于所述第一扭转板上，另一所述第一弹性板的一端焊接或螺钉紧固连接于所述第一加载板上，另一端焊接或螺钉紧固连接于所述第二扭转板上；其中一所述第二弹性板的一端焊接或螺钉紧固连接于第二加载板上，另一端焊接或螺钉紧固连接于第一扭转板上，另一所述第二弹性板的一端焊接或螺钉紧固连接于第二加载板上，另一端焊接或螺钉紧固连接于第二扭转板上。

9.如权利要求1所述的动态加载扭转试验装置，其特征在于，所述第一弹性板和所述第二弹性板均设为金属薄板。

10.一种动态加载扭转试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

将如权利要求1-9任一项所述的动态加载扭转试验装置的第一连接杆和第二连接杆分别夹持连接于高频疲劳试验机两侧；

通过高频疲劳试验机向第一连接杆或第二连接杆动态轴向施加高频率试验载荷；

检测设置于第一扭转板和第二扭转板之间的测试件的扭转应力。

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