CN114813017A - 一种弯曲冲击疲劳试验台及弯曲冲击疲劳试验系统 - Google Patents

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Abstract

一种弯曲冲击疲劳试验台及弯曲冲击疲劳试验系统用于改善试件不能发生纯弯曲的情况，所述弯曲冲击疲劳试验台包括工装部，所述工装部包括两个装夹部，所述两个装夹部具有间隔，用于分别装夹试件的两端；每个所述装夹部包括支承部，所述支承部用于支承所述试件，提供与冲击反向的支承；每个所述装夹部还包括限位部，所述限位部用于对所述试件弹性限位，允许所述试件的变形运动。

Description

一种弯曲冲击疲劳试验台及弯曲冲击疲劳试验系统
技术领域
本发明涉及结构冲击试验技术，具体涉及一种弯曲冲击疲劳试验台及弯曲冲击疲劳试验系统。
背景技术
航空装备中存在许多冲击载荷工况，大部分工况下结构会受到不止一次的冲击，而是会受到反复的冲击，如武器发射、航炮射击、舰载机拦阻着舰等工况。结构在重复冲击作用下极易产生疲劳问题，这种疲劳问题与通常所受的准静态载荷产生的疲劳问题存在许多不同，目前对这种重复冲击导致的疲劳问题缺乏深入研究，特别是弯曲类冲击疲劳问题。对于弯曲类冲击疲劳问题，需通过弯曲冲击疲劳试验进行研究，当前缺乏有效的弯曲冲击疲劳试验装置，限制试件在重复冲击加载过程中位置不变，并且允许试件的纯弯曲变形。公开号为CN105571808B的中国专利文件公开了一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具，其夹紧试件的两端，限制试件变形，导致试件不能发生纯弯曲。
发明内容
本发明的目的在于提供一种弯曲冲击疲劳试验台及弯曲冲击疲劳试验系统，用于改善试件不能发生纯弯曲的情况。
第一方面，本发明提供一种弯曲冲击疲劳试验台，根据本发明的实施例，所述弯曲冲击疲劳试验台包括工装部，所述工装部包括两个装夹部，所述两个装夹部具有间隔，用于分别装夹试件的两端；
每个所述装夹部包括支承部，所述支承部用于支承所述试件，提供与冲击反向的支承；
每个所述装夹部还包括限位部，所述限位部用于对所述试件弹性限位，允许所述试件的变形运动。
在一个或多个实施例中，所述限位部用于在冲击方向及其两正交方向上对所述试件限位。
在一个或多个实施例中，所述限位部包括弹簧柱塞，所述弹簧柱塞的头部用于抵住所述试件。
在一个或多个实施例中，所述限位部包括四个弹簧柱塞，所述四个弹簧柱塞的头部用于在冲击方向及其两正交方向上抵住所述试件。
在一个或多个实施例中，所述工装部还包括基板，所述基板支承所述两个装夹部，并允许所述两个装夹部相对滑动，以调节所述间隔。
在一个或多个实施例中，所述基板具有刻度，用于度量所述间隔。
在一个或多个实施例中，所述工装部还包括对中部，所述对中部包括滑轨，所述间隔关于所述滑轨对称；
所述对中部还包括指针，所述指针用于沿所述滑轨滑动至所述试件，以指向所述试件。
在一个或多个实施例中，所述弯曲冲击疲劳试验台还包括座体部，所述座体部支承所述工装部，所述座体部用于固定所述弯曲冲击疲劳试验台。
在一个或多个实施例中，所述弯曲冲击疲劳试验台还包括动态力传感器，所述座体部包括上座体和下座体，所述下座体通过所述动态力传感器支承所述上座体。
第二方面，本发明提供一种弯曲冲击疲劳试验系统，根据本发明的实施例，所述弯曲冲击疲劳试验系统包括上述的弯曲冲击疲劳试验台。
本发明的实施例至少具备下列之一有益效果：
限位部限制试件在弯曲冲击疲劳试验中的重复冲击加载过程中位置不变，以使得试件在同一位置被重复冲击，同时，限位部对试件的限位是弹性的，相比冲击力，限位部对试件两端施加的限位力很小，在试件两端因弯曲变形发生运动时，限位部弹性退让，允许试件的两端因弯曲变形发生运动，对试件两端运动的限制可忽略不计，试件两端的运动实质上不被限制，试件的弯曲变形不被限制，试件发生纯弯曲，满足冲击弯曲疲劳试验的要求。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为弯曲冲击疲劳试验台的斜视图；
图2为弯曲冲击疲劳试验台的正视图；
图3为弯曲冲击疲劳试验台的左视图；
图4为弯曲冲击疲劳试验台的俯视图；
图5为弯曲冲击疲劳试验台的半剖视图；
图6为工装部的爆炸图；
图7为座体部的爆炸图；
图8为动态力传感器的半剖视图；
图9为预紧螺栓的正视图；
附图标记：
1-弯曲冲击疲劳试验台；
2-工装部；
3-座体部；
4-动态力传感器；
5-预紧螺栓；
6-试件；
7-装夹部；
8-支承部；
9-限位部；
10-弹簧柱塞；
11-限位支架；
12-基板；
13-开口槽；
14-螺钉；
16-刻度；
17-对中部；
18-滑轨；
19-指针；
20-避让槽；
21-上座体；
22-下座体；
23-上绝缘片；
24-下绝缘片；
25-绝缘环；
26-正侧面弹簧柱塞；
27-背侧面弹簧柱塞；
28-侧端面弹簧柱塞；
29-上侧面弹簧柱塞；
30-间隔。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。
如图1至图5所示，弯曲冲击疲劳试验台1包括工装部2。工装部2用于装夹试件6。
继续参照图1至图5，并进一步参照图6，工装部2包括两个装夹部7，两个装夹部7具有间隔30，用于分别装夹试件6的两端。间隔30还用于为试件6的弯曲变形留出避让空间。两个装夹部7的连线方向为横向，在图中以X向示出。纵向与横向处于同一水平面，并垂直于横向，纵向在图中以Y向示出。竖向垂直于纵向和横向，竖向在图中以Z向示出。
继续参照图1至图6，每个装夹部7包括支承部8，支承部8用于支承试件6，提供与冲击反向的支承。在图示的实施例中，支承部8为长方体件，具有水平上表面，试件6的两端分别放置于两支承部8，试件6水平下表面的两端被支承部8的水平上表面支承，支承部8提供竖向向上的支承，与竖向向下的冲击反向。
继续参照图1至图6，每个装夹部7还包括限位部9，限位部9用于对试件6弹性限位，允许试件6的变形运动。在一个实施例中，限位部9包括弹簧柱塞10，在另一个实施例中限位部9包括弹性体。两个限位部9分别对试件6的两端进行限位。限位部9限制试件6在弯曲冲击疲劳试验中的重复冲击加载过程中位置不变，以使得试件6在同一位置被重复冲击，满足弯曲冲击疲劳试验的要求。限位部9对试件6的限位是弹性的，相比冲击力，限位部9对试件6两端施加的限位力很小，在试件6两端因弯曲变形发生运动时，限位部9弹性退让，允许试件6的两端因弯曲变形发生运动，对试件6两端运动的限制可忽略不计，试件6两端的运动实质上不被限制，试件6的弯曲变形不被限制，试件6发生纯弯曲，满足冲击弯曲疲劳试验的要求。
继续参照图1至图6，在图示的实施例中，限位部9用于在冲击方向及其两正交方向上对试件6限位。试件6水平上表面的两端被限位部9抵住，以对试件6在竖向上限位。试件6的两个侧端面被限位部9抵住，侧端面垂直于横向，以对试件6在横向上限位。试件6正侧面和背侧面的两端被限位部9抵住，以对试件6在纵向上限位。限位部9在各方向对试件6限位，保证试件6在弯曲冲击疲劳试验中的重复冲击加载过程中位置不变。
继续参照图1至图6，在限位部9包括弹簧柱塞10的实施例中，弹簧柱塞10的头部用于抵住试件6。弹簧柱塞10具有半球状头部，其半球状头部具有一定弹性力，该弹性力可通过调整弹簧柱塞10的弹簧预压量进行调节，其半球状头部抵住试件6，与试件6点接触，其施加至试件6的弹性力大小大致为几牛，限制试件6在弯曲冲击疲劳试验中的重复冲击加载过程中位置不变，试件6所受的冲击力大小大致为几千牛，远大于弹簧柱塞10施加至试件6的弹性力大小，试件6两端运动时，弹簧柱塞10内的弹簧被进一步压缩，其半球状头部退让，允许试件6的两端因弯曲变形发生运动，弹簧柱塞10对试件6两端运动的限制可忽略不计，试件6两端的运动实质上不被限制，试件6发生纯弯曲，满足冲击弯曲疲劳试验的要求。在另一个或多个实施例中，弹簧柱塞10的头部为柱状头部。
继续参照图1至图6，在图示的实施例中，弹簧柱塞10的数量为四个，四个弹簧柱塞10的头部用于在冲击方向及其两正交方向上抵住试件6。四个弹簧柱塞10分别为正侧面弹簧柱塞26、背侧面弹簧柱塞27、侧端面弹簧柱塞28和上侧面弹簧柱塞29。正侧面弹簧柱塞26的头部沿纵向抵住试件6的正侧面。背侧面弹簧柱塞27的头部沿纵向抵住试件6的背侧面。侧端面弹簧柱塞28的头部沿横向抵住试件6的侧端面。上侧面弹簧柱塞29的头部沿竖向抵住试件6的水平上表面。
继续参照图1至图6，在图示的实施例中，限位部9还包括限位支架11，限位支架11设置有螺纹孔，弹簧柱塞10与螺纹孔螺纹连接，弹簧柱塞10的头部从螺纹孔中伸出，以抵住试件6，通过旋入旋出弹簧柱塞10，可调节弹簧柱塞10的头部伸出的尺寸，以适应不同尺寸试件6的需求。在图示的实施例中，支承部8支承限位支架11，限位支架11设置在支承部8的水平上表面，限位支架11与支承部8通过螺纹紧固件紧固连接。在图示的实施例中，支承部8还设置有定位孔，以确保限位支架11与支承部8的安装定位准确，进而使得安装在限位支架11上的弹簧柱塞10定位准确，以对试件6准确限位。
继续参照图1至图6，在图示的实施例中，工装部2还包括基板12，基板12支承两个装夹部7，并允许两个装夹部7相对滑动，以调节间隔30。支承部8的下表面被基板12的上表面贴合并支承。基板12设置有两组滑道，每组滑道包括两个平行于横向的开口槽13，开口槽13具有倒置的T字型截面，开口槽13在竖向上贯穿基板12的上表面，在基板12的上表面形成长条状开口，开口槽13在横向上一直延伸至基板12的侧端面，贯穿基板12的侧端面，在侧端面上形成T字型开口。每个支承部8纵向上的两端对应两个开口槽13设置有两个螺纹孔。螺母从T字型开口进入开口槽13，螺钉14的杆部依次穿过支承部8的螺纹孔、基板12上表面的长条状开口，进入开口槽13内。在需要固定装夹部7时，螺钉14旋入开口槽13内的螺母，支承部8和基板12被压紧，实现装夹部7的固定。在需要调节两个装夹部7的间隔30时，螺钉14从开口槽13内的螺母旋出，支承部8和基板12不被压紧，支承部8横向滑动。在另一个实施例中，螺钉从T字型开口进入开口槽13，在开口槽13内倒置，螺钉的头部在下，杆部在上，杆部依次穿过基板12上表面的长条状开口和支承部8的螺纹孔，从支承部8的螺纹孔伸出。在需要固定装夹部7时，螺母锁紧螺钉伸出的杆部，支承部8和基板12被压紧，实现装夹部7的固定。在需要调节两个装夹部7的间隔30时，螺母放松，支承部8和基板12不被压紧，支承部8横向滑动，带动螺钉在开口槽13内横向滑动。允许相对滑动的两个装夹部7可根据不同尺寸试件6的装夹需求调节间隔30，泛用性好。
继续参照图1、图4和图6，在图示的实施例中，基板12具有刻度16，用于度量间隔30。刻度16刻在或印在基板12的上表面，在基板12的两横向边沿横向延伸，以对两个装夹部7的横向的间隔30进行度量，操作者可参照刻度16调节两个装夹部7的间隔30，操作方便。
继续参照图1和图6，在图示的实施例中，基板12中部具有避让槽20，以为试件6的弯曲变形留出避让空间。
继续参照图1至图6，在图示的实施例中，工装部2还包括对中部17，对中部17包括滑轨18，间隔30关于滑轨18对称，对中部17还包括指针19，指针19用于沿滑轨18滑动至试件6，以指向试件6。滑轨18位于基板12的横向中间，滑轨18平行于纵向，滑轨18的一端固定在基板12正侧面，并沿纵向延伸至另一端，两个装夹部7的横向间隔30关于滑轨18所在直线轴对称。指针19可在滑轨18上沿纵向滑动，指针19指向竖向上方，在需要判断试件6是否横向对中装夹时，指针19沿纵向滑动至试件6下方，判断指针19是否指向试件6的中部，例如判断指针19是否指向图中试件6的缺口，当不需要判断试件6是否横向对中装夹时，指针19沿纵向滑动离开试件6下方。
继续参照图1至图5，在图示的实施例中，弯曲冲击疲劳试验台1还包括座体部3，座体部3支承工装部2，座体部3用于固定弯曲冲击疲劳试验台1。基板12设置于座体部3，座体部3和基板12通过螺纹紧固件连接。座体部3在底部设置有螺纹孔和定位孔，用于固定座体部3，例如将弯曲冲击疲劳试验台1固定至冲击疲劳试验机。
继续参照图1、图2、图3和图5，并进一步参照图7，在图示的实施例中，弯曲冲击疲劳试验台1还包括动态力传感器4，座体部3包括上座体21和下座体22，下座体22通过动态力传感器4支承上座体21。下座体22具有底部凸缘和顶部凸台，其在底部凸缘设置有前述的用于固定座体部3的螺纹孔和定位孔，其在顶部凸台设置有螺纹孔，用于后述的预紧螺栓5的安装。上座体21具有顶部平台和底部凸台，其在顶部平台与基板12通过螺纹紧固件连接，支承基板12，其在底部凸台设置有通孔，用于后述的预紧螺栓5的安装。进一步结合图8，动态力传感器4为环状，设置在上座体21的底部凸台与下座体22的顶部凸台之间，上座体21和下座体22被预紧螺栓5锁紧，进而压紧二者之间的动态力传感器4。进一步结合图9，预紧螺栓5从上至下依次穿入上座体21底部凸台的通孔、环状动态力传感器4的中心孔、下座体22顶部凸台的螺纹孔，预紧螺栓5的下部与下座体22顶部凸台的螺纹孔螺纹连接，预紧螺栓5的上部从上座体21底部凸台的通孔中伸出，并通过螺母和垫片压紧上座体21，实现上座体21、动态力传感器4和下座体22的锁紧。试件6所受的冲击力由上至下传递至动态力传感器4，动态力传感器4具有高响应频率和高采样率，检测冲击力。
继续参照图7和图8，在图示的实施例中，动态力传感器4设置有上绝缘片23，下绝缘片24和绝缘环25，以防止电荷对动态力传感器4的检测产生影响，上绝缘片23垫设在上座体21的底部凸台与动态力传感器4之间，下绝缘片24垫设在下座体22的顶部凸台与动态力传感器4之间，绝缘环25套设在环状动态力传感器4的中心孔。
弯曲冲击疲劳试验台1用于弯曲冲击疲劳试验，例如，三点弯曲冲击疲劳试验、四点弯曲冲击疲劳试验等。下面对使用弯曲冲击疲劳试验台1进行弯曲冲击疲劳试验的过程描述：对动态力传感器4进行计量，例如调零；根据试件6的尺寸及支承位置调节两个装夹部7的横向间隔30；调节弹簧柱塞10位置尺寸；将弯曲冲击疲劳试验台1固定至冲击疲劳试验机，确保冲击装置与弯曲冲击疲劳试验台1的相对位置准确；装夹试件6，装夹时先将弹簧柱塞10部分拧出，以使弹簧柱塞10的头部退后，便于装夹，使用对中部17确保试件6横向对中装夹，先交替拧入正侧面弹簧柱塞26和背侧面弹簧柱塞27，使其头部抵住试件6，并调节正侧面弹簧柱塞26和背侧面弹簧柱塞27的压缩量一致，接着拧入两个装夹部7的侧端面弹簧柱塞28，使其头部抵住试件6，并调节两个侧端面弹簧柱塞28的压缩量一致，最后拧入两个装夹部7的上侧面弹簧柱塞29，使其头部抵住试件6，并调节两个上侧面弹簧柱塞29的压缩量一致；进行试验。
一种弯曲冲击疲劳试验系统，该弯曲冲击疲劳试验系统包括上述的弯曲冲击疲劳试验台1，允许试件6发生纯弯曲，满足冲击弯曲疲劳试验的要求。
本发明虽然以实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。

Claims (10)

1.一种弯曲冲击疲劳试验台，其特征在于，所述弯曲冲击疲劳试验台包括工装部，所述工装部包括两个装夹部，所述两个装夹部具有间隔，用于分别装夹试件的两端；
每个所述装夹部包括支承部，所述支承部用于支承所述试件，提供与冲击反向的支承；
每个所述装夹部还包括限位部，所述限位部用于对所述试件弹性限位，允许所述试件的变形运动。
2.根据权利要求1所述的弯曲冲击疲劳试验台，其特征在于，所述限位部用于在冲击方向及其两正交方向上对所述试件限位。
3.根据权利要求1所述的弯曲冲击疲劳试验台，其特征在于，所述限位部包括弹簧柱塞，所述弹簧柱塞的头部用于抵住所述试件。
4.根据权利要求2所述的弯曲冲击疲劳试验台，其特征在于，所述限位部包括四个弹簧柱塞，所述四个弹簧柱塞的头部用于在冲击方向及其两正交方向上抵住所述试件。
5.根据权利要求1所述的弯曲冲击疲劳试验台，其特征在于，所述工装部还包括基板，所述基板支承所述两个装夹部，并允许所述两个装夹部相对滑动，以调节所述间隔。
6.根据权利要求5所述的弯曲冲击疲劳试验台，其特征在于，所述基板具有刻度，用于度量所述间隔。
7.根据权利要求1所述的弯曲冲击疲劳试验台，其特征在于，所述工装部还包括对中部，所述对中部包括滑轨，所述间隔关于所述滑轨对称；
所述对中部还包括指针，所述指针用于沿所述滑轨滑动至所述试件，以指向所述试件。
8.根据权利要求1所述的弯曲冲击疲劳试验台，其特征在于，所述弯曲冲击疲劳试验台还包括座体部，所述座体部支承所述工装部，所述座体部用于固定所述弯曲冲击疲劳试验台。
9.根据权利要求8所述的弯曲冲击疲劳试验台，其特征在于，所述弯曲冲击疲劳试验台还包括动态力传感器，所述座体部包括上座体和下座体，所述下座体通过所述动态力传感器支承所述上座体。
10.一种弯曲冲击疲劳试验系统，其特征在于，所述弯曲冲击疲劳试验系统包括如权利要求1至9任一项所述的弯曲冲击疲劳试验台。
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