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原文传递一种材料剪切疲劳性能测试方法

专利名称：	一种材料剪切疲劳性能测试方法
摘要：	一种材料剪切疲劳性能测试方法，使用专门的剪切疲劳装置，剪切疲劳装置所用材料的硬度不低于500HV；首先装配剪切疲劳装置和样品，使得上活动剪切刃(6)、下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)均与样品紧密贴合；保证样品与剪切疲劳装置构成一体化结构，使得受到交变剪切力作用的截面保持不变；最后将装好样品的剪切疲劳装置固定在疲劳试验机上，设定载荷与频率，进行剪切疲劳实验，可以得出材料在指定应力下的剪切疲劳寿命。本发明突破现有材料剪切疲劳性能测试方法的瓶颈，装置简单，易操作，成本低，适用范围广，技术效果优良；在此基础上还可以拓展得到更多的延伸应用。本发明具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。
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：	李阁平;袁福森;刘承泽;韩福洲;张英东;顾恒飞
专利状态：	有效
申请日期：	2018-01-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201810066810.5
公开号：	CN110031344A
代理机构：	沈阳晨创科技专利代理有限责任公司
代理人：	樊南星
分类号：	G01N3/32(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	110015 辽宁省沈阳市沈河区文化路72号
主权项：	1.一种材料剪切疲劳性能测试方法，其特征在于：使用专门的剪切疲劳装置用于材料剪切疲劳性能测试；剪切疲劳装置所用材料的硬度要求不低于500HV；剪切疲劳装置的整体结构如下：其中间部分是大圆柱体结构，两端为小圆柱A(10)和小圆柱B(11)，小圆柱A(10)和小圆柱B(11)是剪切疲劳装置的试验机夹持端；共同构成同轴的整体结构；其中：整体结构的剪切疲劳装置又分为两部分：上剪切偶(1)、下剪切偶(2)；上剪切偶(1)、下剪切偶(2)二者为中心对称结构且以中心对称的形式结合成一个整体布置在一起，样品槽(9)布置在大圆柱沿轴线方向的中心位置处其同时还垂直于大圆柱的轴向且是一个贯穿大圆柱直径的通槽结构；剪切疲劳装置中还设置有上活动剪切刃(6)、下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)；样品槽(9)与上活动剪切刃(6)共同构成上剪切偶的活动仓A(12)，样品槽(9)与下活动剪切刃A(7)共同构成下剪切偶的活动仓B(13)，样品槽(9)与下活动剪切刃B(8)共同构成下剪切偶的活动仓C(14)，活动仓A(12)，活动仓B(13)和活动仓C(14)与样品槽(9)平行布置其同时还垂直于剪切疲劳装置中的大圆柱体结构的轴向；上活动剪切刃(6)、下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)配合构成能够作用于样品横截面的剪切面；所述材料剪切疲劳性能测试方法的具体过程是：首先按照要求装配剪切疲劳的样品：装配后使得上活动剪切刃(6)、下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)都与样品紧密贴合；保证样品与剪切疲劳装置构成一体化结构，保证疲劳试验机在施加交变载时不会有空行程，而且垂直于加载方向不会发生位移，使得受到交变剪切力作用的截面保持不变；实验过程中，疲劳试验机实时作用在剪切疲劳装置上的交变载荷完全转化为剪切疲劳装置作用在样品上的交变剪切载荷；最后将装好样品的剪切疲劳装置固定在轴向拉压疲劳试验机上，设定相应的载荷与频率，进行剪切疲劳实验。 2.按照权利要求1所述材料剪切疲劳性能测试方法，其特征在于：上剪切偶(1)、下剪切偶(2)上还设置有与小圆柱A(10)和小圆柱B(11)轴向平行的孔结构，孔内设置有螺纹连接件；上剪切偶(1)上设置有与小圆柱轴线同轴的孔结构，孔内设置有螺纹连接件：螺栓A(3)；下剪切偶(2)上设置有两个与小圆柱轴线平行的孔结构，孔内设置有螺纹连接件：螺栓B(4)和螺栓C(5)；旋转调整螺栓A(3)、螺栓B(4)和螺栓C(5)能够使得上活动剪切刃(6)、下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)均与样品紧密贴合；保证样品与剪切疲劳装置构成一体化结构，保证疲劳试验机在施加交变载时不会有空行程，而且垂直于加载方向不会发生位移，使得受到交变剪切力作用的截面保持不变。 3.按照权利要求1或2所述材料剪切疲劳性能测试方法，其特征在于：样品槽(9)宽度的相对面和厚度相对面的平行度不大于40μm；所述材料剪切疲劳性能测试方法中，在进行剪切疲劳实验时，如果剪切疲劳装置的上剪切偶(1)固定，下剪切偶(2)上下往复运动施加交变剪切载荷；样品任意承受剪切力的截面所受到的剪切应力τ与试验机加载的载荷F关系如下： ①式中w和b分别代表样品的宽度和厚度。 4.按照权利要求3所述材料剪切疲劳性能测试方法，其特征在于：所述材料剪切疲劳性能测试方法中所使用的剪切疲劳装置，采用线切割的方法在大圆柱沿高度方向的中心位置垂直于轴线处设置有一个贯穿直径方向的样品槽(9)，样品槽(9)与装置的轴线垂直，且样品槽(9)宽度的相对面和厚度的相对面的平行度不大于40μm；然后采用线切割的方法将圆柱切为两个剪切偶；对于上剪切偶(1)，继续采用线切割，在原始的样品槽(9)基础上向上扩孔，切出的料作为上活动剪切刃(6)，上剪切偶(1)的小圆柱端设置有向下的孔；螺栓A(3)的下端与上活动剪切刃(6)接触；对于下剪切偶(2)，继续用线切割，在原始的样品槽(9)基础上向下扩孔，切出的料作为下活动剪切刃A(7)以及下活动剪切刃B(8)；然后从下剪切偶(2)的小圆柱B(11)与大圆柱连接面的中间位置向上钻孔(两个位置)，最后制备出螺栓B(4)和螺栓B(5)，螺栓B(4)和螺栓B(5)的上端分别与下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)接触；最后用砂纸打磨两个剪切偶的接触面，使得上剪切偶(1)与下剪切偶(2)接触面的粗糙度不大于10μm；样品槽(9)的宽度和厚度是可调的，对于某些尺寸过大的构件能够在构件上截取尺寸适合的样品；样品的制备流程和要求如下：首先确定剪切疲劳载荷的加载方向，对于长方体形样品，载荷的加载方向沿着样品厚度方向；然后采用线切割的方式加工毛坯料；最后经过粗砂纸和细砂纸逐一进行打磨，最后所用砂纸为2000#，使得样品沿长度方向的四个侧面没有线切割痕迹，表面的粗糙度不大于10μm，相对表面的平行度不大于20μm。 5.按照权利要求4所述材料剪切疲劳性能测试方法，其特征在于：所述材料剪切疲劳性能测试方法满足下述具体操作要求：首先将上活动剪切刃(6)用强力胶固定在上剪切偶(1)的活动仓A(12)的上端；然后，将上剪切偶(1)与下剪切偶(2)配合，分别在下剪切偶(2)的活动仓B(13)和活动仓C(14)中装入下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)，对齐上剪切偶(1)与下剪切偶(2)的样品槽(9)，将样品装入样品槽(9)中；然后调整下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)的位置，使得下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)的外围轮廓与下剪切偶(2)的外围轮廓完全贴合；然后，依次拧紧螺栓B(4)、螺栓C(5)和螺栓A(3)，在拧紧螺栓B(4)和螺栓C(5)的过程中，会使得下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)与样品紧密贴合，在拧紧螺栓A(3)的过程中，螺栓A(3)的紧固力会冲破强力胶的粘结作用，使得上活动剪切刃(6)与样品紧密贴合，由此样品便与剪切疲劳装置构成一体化结构，使得疲劳试验机在施加交变载荷时不会有空行程，而且样品在垂直于加载方向不会发生位移，使得受到交变剪切载荷作用的截面保持不变；最后将装好样品的剪切疲劳装置固定在疲劳试验机上，试验机通过夹持剪切疲劳装置两端的小圆柱A(10)和小圆柱B(11)来达到固定的效果；之后设定相应的交变剪切载荷与频率，便能够进行剪切疲劳实验；实验过程中，试验机实时作用在剪切疲劳装置上的交变载荷完全转化为剪切疲劳装置作用在样品上的交变剪切载荷。
所属类别：	发明专利