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一種鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具的制作方法

文檔序號:11195119閱讀:1075來源:國知局
一種鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具的制造方法與工藝

本實(shí)用新型涉及用于疲勞試驗(yàn)的試件夾持裝置,具體地說,涉及一種鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具。



背景技術(shù):

金屬材料在受到交變應(yīng)力或重復(fù)循環(huán)應(yīng)力時,經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后,往往在工作應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度的情況下突然斷裂,這種現(xiàn)象稱為疲勞。結(jié)構(gòu)的疲勞性能與材料的疲勞特性是不能等同的。要比較準(zhǔn)確地估算結(jié)構(gòu)的疲勞壽命,必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)的疲勞壽命試驗(yàn)。但是真實(shí)結(jié)構(gòu)的疲勞試驗(yàn)是十分費(fèi)時而昂貴的。工程上一般是用結(jié)構(gòu)疲勞危險部位的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模擬件的疲勞試驗(yàn),來確定結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。因此,疲勞試驗(yàn)一般包含標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件材料疲勞試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)模擬件疲勞試驗(yàn)。

一般的疲勞試驗(yàn)機(jī)包括主機(jī)和控制系統(tǒng)兩部分。主機(jī)包括加載機(jī)構(gòu)、測力機(jī)構(gòu)和工作臺及試件裝夾機(jī)構(gòu)。其中,試件裝夾機(jī)構(gòu)包括上夾頭和下夾頭,兩個夾頭用于試件與試驗(yàn)機(jī)的裝夾固定。

專利CN201520152011.1“一種用于卸扣疲勞試驗(yàn)的夾具裝置”中提出了一種U型夾具,該U型夾具由用于與疲勞試驗(yàn)機(jī)相連接的連接端和開口端組成。其中連接端與開口端之間的連接處未設(shè)計過渡圓角,截面突變現(xiàn)象嚴(yán)重,試驗(yàn)中該區(qū)域存在應(yīng)力集中,多次試驗(yàn)后該區(qū)域會產(chǎn)生疲勞裂紋。

發(fā)明專利CN200910028992.8“一種彎附板專用疲勞試驗(yàn)夾具”中包含的連接夾頭;專利CN201610395174.1“一種免干擾抗變形諧振式疲勞試驗(yàn)夾具”中包含的連接夾具以及專利CN201120457068.4“一種R5級系泊鏈疲勞試驗(yàn)夾具”中包含的夾具體,均由用于與疲勞試驗(yàn)機(jī)相連接的連接端和開口端組成。以上夾頭、夾具中連接端與開口端之間的連接處設(shè)計有過渡圓角,減緩了應(yīng)力集中問題,但是仍存在截面突變現(xiàn)象,未能高效地避免應(yīng)力集中。

在專利CN201320262017.5“一種小試樣自對中四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)夾具”中包含的支撐座的上、下端連接處設(shè)計為從上方連接段圓滑過渡至下方底座,有效地避免了支撐座的應(yīng)力突變問題。但是支撐座下方底座處的螺孔垂直于底座平面,不能用于疲勞試驗(yàn)中鈦合金耳片試件與夾具的固定。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,克服夾具連接端與開口端之間連接處的應(yīng)力集中問題,本實(shí)用新型提出一種鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括連接段、過渡段、夾持頭,其特征在于所述夾持頭與過渡段、連接段為一體,連接段為豎直矩形體,連接段的四個側(cè)面沿主體的軸線方向經(jīng)過渡段光滑過渡至夾持頭的頂端;所述夾持頭為對稱雙吊耳結(jié)構(gòu),中間部位開有U型槽,兩側(cè)吊耳的厚度與U型槽的寬度相等,且兩吊耳的底端為半圓弧形,兩吊耳上開有同軸圓孔用于插入耳片試件時安裝連接螺栓,兩吊耳上圓孔的圓心與吊耳底端半圓弧的圓心相重合。

所述夾持頭與過渡段、連接段采用30CrMnSiA合金鋼材料。

有益效果

本實(shí)用新型鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具,所涉及的鈦合金耳片試件為飛機(jī)零件的縮比尺寸試件,其結(jié)構(gòu)形狀具有特殊性,從而導(dǎo)致鈦合金耳片試件無法直接與疲勞試驗(yàn)機(jī)的夾頭相連,試驗(yàn)過程中需要借助額外的夾具將鈦合金耳片試件固定于疲勞試驗(yàn)機(jī)的夾頭處。

本實(shí)用新型鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具,由用于與疲勞試驗(yàn)機(jī)相連接的連接段、過渡段和用于連接鈦合金耳片試件的試件夾持頭,及連接螺栓、螺母組成。將鈦合金耳片試件通過試驗(yàn)夾具固定于疲勞試驗(yàn)機(jī)上,解決了鈦合金耳片試件無法直接與疲勞試驗(yàn)機(jī)夾頭相連的問題。其中,夾具體的連接段為平直段,便于試驗(yàn)機(jī)夾頭裝夾;夾具體的連接段經(jīng)過渡段至試件夾持頭的頂端均采用光滑圓弧過渡,不存在截面突變現(xiàn)象,有效地避免了夾具主體在該區(qū)域的應(yīng)力集中問題,從而保證了夾具主體的使用壽命,使其能夠重復(fù)使用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本實(shí)用新型一種鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具示意圖。

圖2為本實(shí)用新型鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具側(cè)視圖。

圖3為本實(shí)用新型鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具軸測圖。

圖4為本實(shí)用新型的夾持頭與過渡段、連接段一體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為鈦合金耳片試件示意圖。

圖6為本實(shí)用新型鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具裝夾耳片試件連接裝配示意圖。

圖中:

1.連接段 2.過渡段 3.夾持頭 4.耳片試件 5.試驗(yàn)機(jī)夾頭

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例是一種鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具。

參閱圖1~圖4,本實(shí)施例鈦合金耳片疲勞試驗(yàn)夾具,由用于與疲勞試驗(yàn)機(jī)相連接的連接段1、過渡段2和用于連接鈦合金耳片試件的試件夾持頭3組成;且夾持頭3與過渡段2、連接段1為一體結(jié)構(gòu)。其中,連接段1為豎直矩形體,連接段1長為43mm、寬為22mm、高為50mm,便于疲勞試驗(yàn)機(jī)夾頭的裝夾,使得夾具主體與試驗(yàn)機(jī)之間的固定更加穩(wěn)定。連接段1的四個側(cè)面沿夾具主體的軸線方向經(jīng)過渡段2光滑過渡至夾持頭3的頂端;夾持頭3為對稱雙吊耳結(jié)構(gòu),中間部位開有U型槽,兩側(cè)吊耳的厚度與U型槽的寬度相等,且兩吊耳的底端為半圓弧形;夾持頭3長為56mm、寬為48mm、高為73mm,其中U型槽長為56mm、寬為16mm、深為58mm,用于插入鈦合金耳片試件4;U型槽的頂角處加工有半徑為5mm的圓弧過渡,兩側(cè)吊耳的厚度為16mm、長度為56mm,吊耳底端圓弧半徑為28mm,兩吊耳上圓孔的圓心與吊耳底端半圓弧的圓心重合;吊耳上圓孔的半徑為8mm,用于安裝連接螺栓;與試驗(yàn)機(jī)連接的連接段1與試件夾持頭3兩相應(yīng)長邊之間的過渡圓弧半徑為103mm,兩相應(yīng)短邊之間的過渡圓弧半徑為196mm。由于連接段1至試件夾持頭3頂端之間采用光滑圓弧過渡,不存在截面突變現(xiàn)象,從而有效地避免了夾具主體在該區(qū)域的應(yīng)力集中問題,保證了夾具主體的使用壽命,使其能重復(fù)使用。

本實(shí)施例中,夾持頭3與過渡段2、連接段1采用30CrMnSiA合金鋼材料加工。

如圖5所示,鈦合金耳片試件4的兩端開有連接孔。試驗(yàn)時,將鈦合金耳片試件4插入試件夾持頭3上的U型槽中,通過連接螺栓依次穿過試件夾持頭3一側(cè)上的圓孔、鈦合金耳片試件連接孔和試件夾持頭3另一側(cè)上的圓孔,并用螺母進(jìn)行緊固。

操作過程:

(1)通過疲勞試驗(yàn)機(jī)上的試驗(yàn)機(jī)夾頭將夾具主體的連接段1裝夾,使夾具主體與疲勞試驗(yàn)機(jī)夾頭相固緊。

(2)將鈦合金耳片試件插入試件夾持頭3的U型槽中,使鈦合金耳片試件的上連接孔對準(zhǔn)試件夾持頭3兩側(cè)圓孔。

(3)將連接螺栓依次穿過試件夾持頭3一側(cè)上的圓孔、鈦合金耳片試件的上連接孔和試件夾持頭3另一側(cè)上的圓孔,并通過螺母配合進(jìn)行緊固。

(4)將另一個夾具主體垂直托舉,使懸掛住的鈦合金耳片試件4下方插入試件夾持頭3的U型槽內(nèi),將試件夾持頭3兩側(cè)圓孔對準(zhǔn)鈦合金耳片試件4的下連接孔。

(5)與第3步操作相同,使用連接螺栓將下方的夾具主體與鈦合金耳片試件4相連接,并通過螺母與螺栓配合緊固。

(6)調(diào)整疲勞試驗(yàn)機(jī)下方夾頭位置,用疲勞試驗(yàn)機(jī)下方夾頭將下方夾具主體的連接段1夾緊,使下方夾具主體與試驗(yàn)機(jī)相固定。

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