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(shí)，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(shí)而昂貴的。工程上一般是用結(jié)構(gòu)疲勞危險(xiǎn)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(cè)力機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)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(gè)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(jì)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(huì)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(jí)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(jì)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(duì)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(jì)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(gè)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(duì)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(shí)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(duì)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(cè)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(zhǎng)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(gè)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(duì)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(zhǎng)為56mm、寬為48mm、高為73mm，其中U型槽長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)，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(duì)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(gè)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(duì)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。