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原文传递一种多参数多轴微动疲劳试验装置及方法

专利名称：	一种多参数多轴微动疲劳试验装置及方法
摘要：	本发明涉及材料的疲劳寿命试验装置和方法，具体涉及一种弯曲‑轴向‑径向载荷作用下的多参数多轴微动疲劳试验装置及方法。本发明包括内框部件、外框部件、微动疲劳部件、支座部件和疲劳试件，所述内框部件设置在外框部件内，所述支座部件同时设置在内框部件和外框部件左右两端，所述疲劳试件轴线与支座部件的水平中心轴线方向一致，并设置在支座部件内，所述微动疲劳部件设置在支座部件内，并平行设置在疲劳试件上，本发明根据不同疲劳试验样件和微动块的材料，灵活配置两个导向座内的压缩弹簧的刚度系数，以满足微动疲劳试验中轴向载荷的加载需求，提高试验的合理性和科学性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	焦黎;周天丰;顾慧卿;王西彬;刘志兵;陈仕齐;冯吕晨;颜培;梁志强;解丽静
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910220476.9
公开号：	CN109827857A
代理机构：	石家庄德皓专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	杨瑞龙
分类号：	G01N3/32(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种多参数多轴微动疲劳试验装置，其特征在于其包括：内框部件(1)、外框部件(2)、微动疲劳部件(3)、支座部件(4)和疲劳试件(5)，所述内框部件(1)设置在外框部件(2)内，所述支座部件(4)同时设置在内框部件(1)和外框部件(2)左右两端，所述疲劳试件(5)轴线与支座部件(4)的水平中心轴线方向一致，并设置在支座部件(4)内，所述微动疲劳部件(3)设置在支座部件(4)内，并平行设置在疲劳试件(5)上；所述微动疲劳部件(3)包括设有安装槽(301a)的微动座(301)、设有导槽(302a)的微动侧支座(302)、螺柱(303)、弹簧(304)、第一销钉(305)、导向轴承(306)、设有导向头(307a)的导向座(307)、微动块(308)、法向载荷应变片(7)和微动块应变片(8)；所述安装槽(301a)设有两个，并沿着疲劳试件(5)的轴线方向对称设置在微动座(301)下端面；所述微动块(308)设置在安装槽(301a)中；所述微动块(308)的侧表面垂直方向设有法向载荷应变片(7)，水平方向设有微动块应变片(8)，所述侧支座(302)设有两个，并通过螺柱(303)对称地设置在微动座(301)的两端面上；所述导向座(307)通过其下部的导向头(307a)与导槽(302a)配合滑动，所述螺柱(303)的悬伸端沿导向头(307a)滑动的方向设置在导向座(307)上的盲孔内，所述弹簧(304)设置在螺柱(303)的悬伸端上，第一销钉(305)穿过导向轴承(306)，并将导向轴承(306)设置在导向座(307)的自由端的凹槽内。 2.根据权利要求1所述的一种多参数多轴微动疲劳试验装置，其特征在于：所述支座部件(4)包括两组外侧端支座(401)、两组内侧端支座(402)、U形支座(403)、第二销钉(404)、滚针轴承(405)、U形框(406)、紧固螺母(407)、紧固螺钉(408)、楔块(34)和安装螺钉；所述外侧端支座(401)和内侧端支座(402)的横截面均为长方形，所述外侧端支座(401)底端设有通孔；所述U形支座(403)的两个垂直面上同轴设有一个通孔，水平的底面下部设有两个盲孔；所述U形支座(403)的通孔中设有第二销钉(404)；所述U形框(406)通过其上下两端的滚针轴承(405)分别设置在外侧端支座(401)和内侧端支座(402)内；所述紧固螺钉(408)穿过紧固螺母(407)设置于U形支座(403)的盲孔内；所述楔块(34)通过螺钉安装在内侧端支座(402)相对朝内一侧，且所述楔块(34)的楔面相对朝下。 3.根据权利要求2所述的一种多参数多轴微动疲劳试验装置，其特征在于：所述内框部件(1)包括内框前板(101)、上支座(102)、设有第一销孔(103a)的内框后板(103)和内框连杆(104)和连接螺钉；所述上支座(102)侧面设有螺纹孔，所述内框前板(101)、上支座(102)和内框后板(103)的上端通过螺钉依次连接；所述内框连杆(104)设置在内框前板(101)和内框后板(103)的下端，并通过螺钉连接；所述外框部件(2)包括外框前板(201)、外框上连杆(202)、设有第二销孔(203a)的外框后板(203)、下支座(204)和连接螺钉；所述外框前板(201)和外框后板(203)上端通过外框上连杆(202)连接，并利用螺钉固定；所述外框前板(201)和外框后板(203)下端通过下支座杆(204)连接，并利用螺钉固定。 4.根据权利要求3所述的一种多参数多轴微动疲劳试验装置，其特征在于：所述支座部件(4)中的外侧端支座(401)和内侧端支座(402)的前端面和后端面均设有通孔，并通过销钉分别穿过通孔、内框后板第一销孔(103a)和外框后板第二销孔(203a)设置在内框后板(103)、外框后板(203)、内框前板(101)和外框前板(201)上。 5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种多参数多轴微动疲劳试验装置，其特征在于：所述微动疲劳部件(3)和支座部件(4)通过楔块(34)和导向轴承(306)将微动疲劳部件(3)压紧在疲劳试件(5)的外表面，并通过楔块(34)的三个面形成的凹槽将微动疲劳部件(3)限位。 6.利用权利要求1-5任意一项所述的试验装置进行微动疲劳寿命评估方法，其特征在于：建立评估构件的微动疲劳寿命的方法，所述设置在微动疲劳部件(3)中的弹簧(304)的刚度系数由下式确定：式(一)中，k1和k2，x1和x2分别为微动疲劳部件(3)中左侧和右侧的弹簧(304)的刚度系数和变形量；所述疲劳试件(5)的轴向、径向的受力以及与微动块(308)接触区域的应力计算方式为：式(二)和式(三)中，α为所述支座部件(4)中楔块(34)的楔面角度，β为导向座(307)曲端的仰角，E1和ν1分别为疲劳试件(5)的材料的杨氏模量和泊松比，E2和ν2分别为微动块(308)的材料的杨氏模量和泊松比，P为加载载荷，Fx和Fy分别为传递到疲劳试件(5)上的轴向载荷和径向载荷；评估构件的微动疲劳寿命：式(四)中，Ni为待评估的微动疲劳寿命，σ′f为疲劳强度系数，ε′f为疲劳延性系数，b为疲劳强度指数，c为疲劳延性指数，为最大法向应力，Δεn为法向应变范围。
所属类别：	发明专利