CN114414399A - 一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具及其使用方法，包括支撑夹头、上压夹头、支撑辊组、校准器。所述的支撑夹头上设置了一条矩形复型槽口，矩形复型槽口两侧设置了两条与之平行的支撑夹头限位卡槽，矩形复型槽口内还设有一个校准器安装卡槽；所述上压夹头与支撑夹头相对的一面上设有上压夹头限位卡槽；试验时，所述支撑辊组分别与两个支撑夹头限位卡槽以及上压夹头限位卡槽贴合；通过校准器确保试验件完全水平且与支撑辊完全垂直，不受偏心力的影响，且校准器可在校准后取下。本发明解决了传统三点弯曲疲劳试验夹具不能进行原位复型试验的缺陷，并且可以校准试验件位置保证对中对正，操作简单、材料成本较低、加工简单。

Description

一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具及其使用 方法

技术领域

本发明属于材料性能检测技术领域，具体涉及一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具及其使用方法。

背景技术

在研究金属材料疲劳裂纹扩展行为时，往往采用三点弯曲疲劳试验获得材料裂纹扩展速率。原位复型法因其操作简单且能同时获得裂纹形貌通常被应用于材料裂纹扩展行为研究，这就要求有三点弯曲夹具为下部的上压夹头加力并且在试验件上表面有足够的空间用于涂复型胶。但实际三点弯曲试验常常为上部的下压夹头加力，复型胶无法涂到试验件下表面。因此，需要设计一种通过下部的上压夹头加力并且有足够空间用于复型的三点弯曲疲劳试验夹具。

现有技术中，专利CN209841536U“一种用于预制裂纹和断裂韧性测试的三点弯曲夹具”通过下部的支撑机构和上部的下压机构以及可拆卸的下支辊和上支辊将三点弯曲试样夹持住，支撑机构包括底座和设置在底座上的一对能够相互靠近或远离的支撑滑块，试验时根据试样的规格而确定支撑滑块的相对位置，下压机构包括连接至动力源的压杆、可拆卸地安装在压杆下端的压头。该夹具中的关键部件均采用可拆卸的安装方式，便于更换，以满足不同的三点弯曲试样的试验需要，这样既节约了试验成本，又节约了更换部件的时间。专利CN107976362B“三点弯曲夹具”包括底座、支座、对中板、上压头、检验机构，该夹具装置简单，操作快速便捷、对中精度高，适用于不同尺寸的三点弯曲试件，具有很好的实践应用价值。但是，这两种夹具以及现有其他三点弯曲夹具均为上部的下压加力，不能进行原位复型。

因此，有必要提供一种结构简单，成本较低，通过下部的上压夹头加力并且有足够空间用于复型的三点弯曲疲劳试验夹具，以及适用于该三点弯曲夹具对中对正校准器。

发明内容

本发明提供一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具及其使用方法，以解决现有技术中的夹具不能进行原位复型的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具，包括支撑夹头、上压夹头、支撑辊组、校准器，所述支撑夹头和上压夹头相对设置；

所述的支撑夹头上端设有支撑夹头夹持段，支撑夹头夹持段与疲劳试验机连接，支撑夹头与上压夹头相对的一面设置了一条矩形复型槽口，矩形复型槽口两侧设置了两条与之平行的支撑夹头限位卡槽，矩形复型槽口内还设有一个校准器安装卡槽；

所述的上压夹头下端设有上压夹头夹持段，上压夹头夹持段与疲劳试验机动力源连接，上压夹头与支撑夹头相对的一面上设有上压夹头限位卡槽；

所述支撑辊组包括第一支撑辊、第二支撑辊和第三支撑辊；试验时，所述的支撑辊组通过双面胶与试验件粘接，试验件置入夹具时，第一支撑辊、第二支撑辊的位置分别与两个支撑夹头限位卡槽贴合，第三支撑辊与上压夹头限位卡槽贴合；

所述的校准器与校准器安装卡槽配合。

进一步的，所述的支撑夹头和上压夹头为高强度合金，所述的支撑辊组为高强度的氧化铝陶瓷棒。

进一步的，所述的支撑夹头夹持段和上压夹头夹持段直径小于疲劳试验机可夹持的最大直径。

进一步的，所述校准器安装卡槽位于支撑夹头的中心轴线上。

进一步的，所述上压夹头限位卡槽的位置与校准器安装卡槽的位置相对应。

进一步的，所述与两个支撑夹头限位卡槽关于上压夹头限位卡槽相对称。

进一步的，所述的校准器与试验件侧面完全贴合。

一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、准备试验件，对试验件进行打磨和抛光；

步骤二、测量试验件尺寸，按照试验要求在试验件表面标记支撑辊组位置；

步骤三、在标记位置处粘贴双面胶，将支撑辊组粘到试验件标记位置；

步骤四、将校准器通过支撑夹头的校准器安装卡槽安装到支撑夹头上；

步骤五、将粘有支撑辊组的试验件放到上压夹头上，使第一支撑辊、第二支撑辊的位置分别与两个支撑夹头限位卡槽贴合，第三支撑辊与上压夹头限位卡槽贴合；同时使试验件的侧面与校准器平面完全贴合，进行对中对正；

步骤六、疲劳试验机对上压夹头施加一个较小的预载荷，使试验件上表面的第一支撑辊、第二支撑辊在支撑夹头所带两个支撑夹头限位卡槽内被夹紧，在夹紧的过程中确保试验件侧面与校准器侧面完全贴合，若不贴合则令疲劳试验机载荷松弛再次将试验件侧面与校准器贴合，若贴合则取下校准器，开始疲劳试验；

步骤七、开始试验后到达预计复型时间时中断试验，通过矩形复型槽口将复型胶涂到试验件上表面，待复型胶凝固后取下复型样品，随后继续完成原位复型试验。

进一步的，所述步骤五中，第一支撑辊、第二支撑辊和第三支撑辊的中心线互相平行，且第一支撑辊、第二支撑辊的中心线关于第三支撑辊的中心线对称。

本发明的有益效果在于：

一、本使用新型提供的针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具解决了传统三点弯曲疲劳试验夹具在上方加力导致不能进行原位复型试验的缺陷；

二、本使用新型提供的针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具操作简单、材料成本较低且加工简单；

三、本使用新型提供的针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具能够支持高载荷水平的疲劳试验，支撑辊材料氧化铝陶瓷硬度高，能够承受较大载荷。

四、本使用新型提供的针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具，通过支撑夹头的两个限位卡槽和上压夹头的一个限位卡槽，即可保持试验件与支撑夹头平行，通过校准器即可保证试验件对中对正，不受试验件偏斜的影响。

附图说明

图1是实施例的针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具与试验件装配正等轴测图；

图2是实施例的针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具与试验件装配正视图；

图3支撑夹头示意图；

图4除上压夹头以外其余部件装配示意图；

图5上压夹头示意图；

图6校准器正等轴测图；

图7支撑辊与试验件装配示意图；

附图标记:1-支撑夹头、2-上压夹头、31-第一支撑辊、32-第二支撑辊、33-第三支撑辊、4-双面胶、5-试验件、6-支撑夹头夹持段、7-矩形复型槽口、8-上压夹头限位卡槽、9-上压夹头夹持段、10-校准器、11-校准器安装卡槽、12-支撑夹头限位卡槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步解释。

如图1、图2所示，本发明是一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具，包括支撑夹头1、上压夹头2、支撑辊组、校准器10，所述的支撑夹头1和上压夹头2为高强度合金，所述的支撑辊组为高强度的氧化铝陶瓷棒。所述支撑夹头1和上压夹头2相对设置；

如图3、图4所示，所述的支撑夹头1上端设有支撑夹头夹持段6，支撑夹头夹持段6与疲劳试验机连接，支撑夹头1与上压夹头2相对的一面设置了一条矩形复型槽口7，矩形复型槽口7两侧设置了两条与之平行的支撑夹头限位卡槽12，矩形复型槽口7内还设有一个校准器安装卡槽11；所述校准器安装卡槽11位于支撑夹头1的中心轴线上。所述的校准器10与校准器安装卡槽11配合。

如图5所示，所述的上压夹头2下端设有上压夹头夹持段9，上压夹头夹持段9与疲劳试验机动力源连接，上压夹头2与支撑夹头1相对的一面上设有上压夹头限位卡槽8；所述上压夹头限位卡槽8的位置与校准器安装卡槽11的位置相对应。所述与两个支撑夹头限位卡槽12关于上压夹头限位卡槽8相对称；所述的支撑夹头夹持段6和上压夹头夹持段9直径小于疲劳试验机可夹持的最大直径。

如图7所示，所述支撑辊组包括第一支撑辊31、第二支撑辊32和第三支撑辊33；试验时，所述的支撑辊组通过双面胶4与试验件5粘接，试验件5置入夹具时，第一支撑辊31、第二支撑辊32的位置分别与两个支撑夹头限位卡槽12贴合，第三支撑辊33与上压夹头限位卡槽8贴合；

一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、准备试验件5，对试验件5进行打磨和抛光；

步骤二、测量试验件5尺寸，按照试验要求在试验件5表面标记支撑辊组位置；

步骤三、在标记位置处粘贴双面胶4，将支撑辊组粘到试验件5标记位置；

步骤四、将校准器10通过支撑夹头1的校准器安装卡槽11安装到支撑夹头1上；

步骤五、将粘有支撑辊组的试验件放到上压夹头2上，使第一支撑辊31、第二支撑辊32的位置分别与两个支撑夹头限位卡槽12贴合，第三支撑辊33与上压夹头限位卡槽8贴合；同时使试验件5的侧面与校准器10平面完全贴合，进行对中对正；

所述第一支撑辊31、第二支撑辊32和第三支撑辊33的中心线互相平行，且第一支撑辊31、第二支撑辊32的中心线关于第三支撑辊33的中心线对称。

步骤六、疲劳试验机对上压夹头2施加一个较小的预载荷，使试验件5上表面的第一支撑辊31、第二支撑辊32在支撑夹头1所带两个支撑夹头限位卡槽12内被夹紧，在夹紧的过程中确保试验件5侧面与校准器10侧面完全贴合，若不贴合则令疲劳试验机载荷松弛再次将试验件5侧面与校准器10贴合，若贴合则取下校准器10，开始疲劳试验；

步骤七、开始试验后到达预计复型时间时中断试验，通过矩形复型槽口7将复型胶涂到试验件5上表面，待复型胶凝固后取下复型样品，随后继续完成原位复型试验。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具，其特征在于：包括支撑夹头(1)、上压夹头(2)、支撑辊组、校准器(10)，所述支撑夹头(1)和上压夹头(2)相对设置；

所述的支撑夹头(1)上端设有支撑夹头夹持段(6)，支撑夹头夹持段(6)与疲劳试验机连接，支撑夹头(1)与上压夹头(2)相对的一面设置了一条矩形复型槽口(7)，矩形复型槽口(7)两侧设置了两条与之平行的支撑夹头限位卡槽(12)，矩形复型槽口(7)内还设有一个校准器安装卡槽(11)；

所述的上压夹头(2)下端设有上压夹头夹持段(9)，上压夹头夹持段(9)与疲劳试验机动力源连接，上压夹头(2)与支撑夹头(1)相对的一面上设有上压夹头限位卡槽(8)；

所述支撑辊组包括第一支撑辊(31)、第二支撑辊(32)和第三支撑辊(33)；试验时，所述的支撑辊组通过双面胶(4)与试验件(5)粘接，试验件(5)置入夹具时，第一支撑辊(31)、第二支撑辊(32)的位置分别与两个支撑夹头限位卡槽(12)贴合，第三支撑辊(33)与上压夹头限位卡槽(8)贴合；

所述的校准器(10)与校准器安装卡槽(11)配合。

2.根据权利要求1所述的一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具，其特征在于：所述的支撑夹头(1)和上压夹头(2)为高强度合金，所述的支撑辊组为高强度的氧化铝陶瓷棒。

3.根据权利要求1所述的一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具，其特征在于：所述的支撑夹头夹持段(6)和上压夹头夹持段(9)直径小于疲劳试验机可夹持的最大直径。

4.根据权利要求1所述的一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具，其特征在于：所述校准器安装卡槽(11)位于支撑夹头(1)的中心轴线上。

5.根据权利要求4所述的一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具，其特征在于：所述上压夹头限位卡槽(8)的位置与校准器安装卡槽(11)的位置相对应。

6.根据权利要求5所述的一种的三点弯曲疲劳裂纹扩展测试用夹具，其特征在于：所述与两个支撑夹头限位卡槽(12)关于上压夹头限位卡槽(8)相对称。

7.根据权利要求1所述的一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具，其特征在于；所述的校准器(10)与试验件侧面完全贴合。

8.一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、准备试验件(5)，对试验件(5)进行打磨和抛光；

步骤二、测量试验件(5)尺寸，按照试验要求在试验件(5)表面标记支撑辊组位置；

步骤三、在标记位置处粘贴双面胶(4)，将支撑辊组粘到试验件(5)标记位置；

步骤四、将校准器(10)通过支撑夹头(1)的校准器安装卡槽(11)安装到支撑夹头(1)上；

步骤五、将粘有支撑辊组的试验件放到上压夹头(2)上，使第一支撑辊(31)、第二支撑辊(32)的位置分别与两个支撑夹头限位卡槽(12)贴合，第三支撑辊(33)与上压夹头限位卡槽(8)贴合；同时使试验件(5)的侧面与校准器(10)平面完全贴合，进行对中对正；

步骤六、疲劳试验机对上压夹头(2)施加一个较小的预载荷，使试验件(5)上表面的第一支撑辊(31)、第二支撑辊(32)在支撑夹头(1)所带两个支撑夹头限位卡槽(12)内被夹紧，在夹紧的过程中确保试验件(5)侧面与校准器(10)侧面完全贴合，若不贴合则令疲劳试验机载荷松弛再次将试验件(5)侧面与校准器(10)贴合，若贴合则取下校准器(10)，开始疲劳试验；

步骤七、开始试验后到达预计复型时间时中断试验，通过矩形复型槽口(7)将复型胶涂到试验件(5)上表面，待复型胶凝固后取下复型样品，随后继续完成原位复型试验。

9.根据权利要求8所述一种针对原位复型试验的三点弯曲疲劳试验夹具的使用方法，其特征在于：所述步骤五中，第一支撑辊(31)、第二支撑辊(32)和第三支撑辊(33)的中心线互相平行，且第一支撑辊(31)、第二支撑辊(32)的中心线关于第三支撑辊(33)的中心线对称。

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