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原文传递一种测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置和实验方法

专利名称：	一种测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置和实验方法
摘要：	本发明公开了一种测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置和实验方法，属于钢丝弯曲疲劳试验技术领域。本发明在钢丝双向反复弯曲性能测试实验中，采用了新的加载方式。使用轴向拉压加载的疲劳试验机，通过位移的定量精准控制，利用作动缸上下往复运动的加载方式，实现钢丝反复弯曲变形加载。并设计了专门配合拉压加载实现钢丝弯曲变形的实验装置，该弯曲装置结构简洁，尺寸精巧，而且弯曲变形的空间轨迹小，适合于安装在高低温环境箱狭窄腔体中使用。新的加载方式与专门设计的弯曲装置配合使用，能够实现高低温环境条件下钢丝双向变形、反复交替、弯曲90度的性能测试。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	中国科学院金属研究所
发明人：	边舫;张健;杨朕聃;王峥
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910614248.X
公开号：	CN110231235A
代理机构：	沈阳科苑专利商标代理有限公司
代理人：	于晓波
分类号：	G01N3/36(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	110016 辽宁省沈阳市沈河区文化路72号
主权项：	1.一种测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置，其特征在于：该实验装置包括轴向疲劳试验机、高低温环境试验箱和弯曲装置；所述高低温环境试验箱设置于疲劳试验机的横梁与工作平台之间，用于提供试验用温度环境；所述弯曲装置设于高低温环境试验箱内；其中：所述弯曲装置包括试验载台和压头，所述试验载台上端面上沿直径位置加工有矩形沟槽；所述矩形沟槽将所述试验载台的上部分隔出两个相对设置的支撑台；所述压头为弯曲装置中用于施加载荷的部件，压头的中部安装可更换的固定装置，固定装置能对钢丝试样施加载荷，拉动钢丝分别向上或向下发生弯曲变形；所述压头为圆柱状结构，其轴线垂直于矩形沟槽的底面，且压头的下部伸入矩形沟槽内；所述钢丝试样水平固定，钢丝的中心固定在所述固定装置内，钢丝试样的两端伸入试验载台上的两个支撑台内，支撑台内设置两个套丝结构限制钢丝试样的上下滑动。 2.根据权利要求1所述的测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置，其特征在于：所述试验载台为圆柱状结构，由合金钢制成，载台的底面中心位置设有内螺纹孔，载台通过内螺纹孔与加载链A连接，加载链A连接到疲劳试验机的基座上。 3.根据权利要求2所述的测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置，其特征在于：所述压头的上部设外螺纹，压头通过外螺纹与加载链B连接，加载链B与疲劳试验机的力传感器相连接，压头能在疲劳试验机加载力的作用下沿竖直方向移动；所述压头的底部端面设计为弧形结构；所述加载链A和加载链B均包括多个长短不同的拉杆，各拉杆之间通过螺纹相连接，长度可调。 4.根据权利要求1所述的测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置，其特征在于：所述套丝结构与所述试验载台为分体结构，套丝结构为圆柱状，沿其轴线处开有钢丝孔，套丝结构在朝向矩形沟槽侧的一个端面设计为内凹弧形面。 5.根据权利要求4所述的测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置，其特征在于：所述试验载台的两个支撑台的内侧壁上开有承载槽，套丝结构置于承载槽中后，由压紧螺栓从上部进行压紧固定。 6.根据权利要求5所述的测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置，其特征在于：每个支撑台的上端面上各开有两个与承载槽相连通的螺纹孔，压紧螺栓拧入螺纹孔后抵接在套丝结构上，再进一步拧紧螺栓，实现套丝结构在承载槽内的固定。 7.根据权利要求1所述的测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置，其特征在于：所述压头的中部开有腰形孔，固定装置放于所述腰形孔内，固定装置有不同规格，对应于不同尺寸的钢丝样品；所述固定装置的中心开有加载孔，加载孔的曲率与钢丝样品一致。 8.根据权利要求4所述的测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验装置，其特征在于：所述固定装置上沿竖直方向开设矩形通槽，矩形通槽的上下表面各设有一个直角三角形凸块，凸块两个直角端相对设置并在所述固定装置的中心位置形成加载孔。 9.利用权利要求1-8任一所述实验装置进行的测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验方法，其特征在于：该实验方法包括如下步骤： (A)安装环境箱和弯曲装置：先在疲劳试验机横梁与工作台面之间安置好环境箱，再把弯曲装置放入环境箱腔体内部；然后把压头与试验机的传感器和加载链B连接好，再移动横梁调整好作动缸上下运动的实验空间； (B)钢丝样品安装： (C)实施加载，具体包括如下步骤(c1)-(c4)： (c1)把试验机当前载荷清零，把位移值偏置为零，设置为位移控制模式；(c2)编制加载程序，选择位移为控制命令，设置加载位移值为±D，D值等于L0/2；给定加载速率，加载速率一般不超过5mm/min，标距大可以适当增加速率，但不易过快，要保证实验过程能平稳进行；加载波形一般采用三角波；同时疲劳试验机可以比较方便地设置时间、载荷、位移、循环周次等数据采集条件，最终就能够得到详细的实验过程和结果数据； (c3)启动疲劳试验机，作动缸运行，给试样施加载荷，样品水平方向的中心点在拉力或压力的作用下，带动钢丝随着压头上下做有规律的运动，钢丝中心点运动到位移的上下峰谷值时，钢丝发生向上或向下的90度弯曲，加载动作上下交替反复运行，直到样品发生损伤或断裂，实验停止； (c4)实验过程中可通过环境箱观察窗，观察钢丝运动状态和钢丝表面弯曲变形部位是否有局部损伤，按实验要求可以随时中止实验或者当钢丝断裂时将触发程序保护命令，自动终止实验，结束加载过程。 (D)实验结果处理：(d1)加载停止后，卸除样品，检查样品损伤状态，确认样品达到满意的加载要求，实验结果有效；(d2)整理采集到的实验数据，给出钢丝双向反复弯曲90度的有效反向次数，因为一次循环包括两次换向，所以该反向次数为循环周次数值的两倍。 10.根据权利要求9所述的测试高低温环境中钢丝双向反复弯曲的实验方法，其特征在于：步骤(B)中安装钢丝试样的过程具体包括如下步骤(b1)-(b4)： (b1)选择与指定规格钢丝配用的固定装置和套丝； (b2)将钢丝样品水平穿过载台左右承载槽和压头的加载孔中； (b3)把套丝安装进载台两侧承载槽中，调整套丝位置，以确保样品的弯曲标距L0，然后用压紧螺丝固定套丝； (b4)安装压头中部的固定装置：固定装置中心的加载孔与钢丝表面要紧密配合，以保证施加载荷时的接触圆弧面积。
所属类别：	发明专利