管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)橫向微動(dòng)加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料性能試驗(yàn)領(lǐng)域，尤其是提供管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)試樣施加橫向微動(dòng)載荷及產(chǎn)生微動(dòng)摩擦?xí)r的一種穩(wěn)定及可靠的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微動(dòng)是兩接觸表面之間發(fā)生的振幅極小(通常為微米量級(jí))的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通常發(fā)生在振動(dòng)環(huán)境下的近似緊配合的接觸表面。微動(dòng)可以造成接觸表面摩擦磨損，產(chǎn)生材料損失和構(gòu)件尺寸變化；微動(dòng)也可以加速裂紋的萌生、擴(kuò)展，使結(jié)構(gòu)的疲勞壽命大大降低。微動(dòng)損傷普遍存在于機(jī)械行業(yè)、航空航天器、核反應(yīng)堆、電力工業(yè)、橋梁工程、交通運(yùn)輸工具甚至人工植入器官等領(lǐng)域的緊密配合部件中，已成為大量關(guān)鍵零部件失效的主要禍患之一，被認(rèn)為是工業(yè)中的癌癥，引起了國(guó)內(nèi)外科技工作者的高度重視。微動(dòng)損傷使得許多核電設(shè)備隨著堆齡的增加損傷失效事例越來(lái)越多。因此，對(duì)微動(dòng)疲勞的試驗(yàn)研宄尤為重要。為了對(duì)在在核電、化工、煉油設(shè)備的連接管路或者換熱系統(tǒng)中，常用的各種承受靜態(tài)載荷和動(dòng)態(tài)載荷管子進(jìn)行微動(dòng)疲勞研宄，尤其在核電壓力容器的蒸汽發(fā)生器中，服役的管子。需要設(shè)計(jì)出穩(wěn)定可靠的微動(dòng)加載裝置。
[0003]目前，在管材微動(dòng)疲勞過(guò)程中，往往在由于微動(dòng)裝置的穩(wěn)定性及可靠性較差，并且操作很復(fù)雜，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果很不理想，試驗(yàn)結(jié)果不能真實(shí)反映實(shí)際管子的性能。基于通用的管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)加載裝置穩(wěn)定性較差，施加載荷波動(dòng)性較大等情況。所以，在做空心管子材料微動(dòng)疲勞試驗(yàn)時(shí)，必須設(shè)計(jì)一種對(duì)管形試樣施加橫向載荷穩(wěn)定可靠的試驗(yàn)裝置，從而使得對(duì)施加橫向載荷的微動(dòng)橋在管形試樣受到軸向載荷而發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，橫向載荷將不發(fā)生改變。并且在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中微動(dòng)橋、固定支座等結(jié)構(gòu)也能穩(wěn)定可靠的工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服目前空心管子微動(dòng)疲勞試驗(yàn)時(shí)存在的微動(dòng)橋及施加橫向載荷的裝置穩(wěn)定性較差，且不能滿足對(duì)管狀試樣進(jìn)行微動(dòng)疲勞試驗(yàn)的情況。本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、有效保證施加的橫向載荷、保證試驗(yàn)的有效性的可靠性較好的管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)橋橫向加載裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)橋橫向加載裝置，包括杯形固定裝置、微動(dòng)橋和加載螺栓，所述杯形固定裝置設(shè)有供待試驗(yàn)管材的通孔，所述通孔的內(nèi)徑大于待試驗(yàn)管材的外徑，所述杯形固定裝置的上部通孔內(nèi)徑比下部通孔內(nèi)徑大，所述杯形固定裝置的上部一圈等圓弧間隔地布置至少兩個(gè)螺紋孔，所述加載螺栓穿過(guò)所述螺紋孔，所述加載螺栓的端部設(shè)有第一球形凹槽，所述加載螺栓的端部通過(guò)球頂觸在所述微動(dòng)橋的外側(cè)，所述微動(dòng)橋的內(nèi)側(cè)安裝用于測(cè)量施加載荷大小的應(yīng)變傳感器，所述微動(dòng)橋的內(nèi)側(cè)與所述待試驗(yàn)管材的上部貼合；所述杯形固定裝置的下部設(shè)有用以固定所述待試驗(yàn)管材的鎖緊裝置。
[0007]進(jìn)一步，所述微動(dòng)橋的外側(cè)開(kāi)有第二球形槽。
[0008]更進(jìn)一步，所述加載螺栓包括固定螺帽、活動(dòng)螺帽和螺紋段，所述螺紋段的外側(cè)固定所述固定螺帽，所述螺紋段的中部套裝所述活動(dòng)螺帽，所述螺紋段的內(nèi)側(cè)設(shè)有所述第一球形槽。
[0009]所述加載螺栓有兩個(gè)。兩個(gè)加載螺栓對(duì)稱布置，對(duì)微動(dòng)橋進(jìn)行加載。
[0010]所述杯形固定裝置最下端與管狀試樣夾頭相連接，杯形固定裝置的下端套在所述管狀試樣夾頭的圓柱面上，杯形固定裝置的下端對(duì)稱位置切割掉一小端圓弧，并在最下端對(duì)應(yīng)的切割位置兩邊焊接所述鎖緊裝置。
[0011]所述鎖緊裝置為螺栓鎖緊裝置。在使用時(shí)通過(guò)螺栓螺母鎖緊來(lái)使得杯形固定裝置與試樣夾具下端相固定。
[0012]所述應(yīng)變傳感器為應(yīng)變片。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:具有提供微動(dòng)載荷的橫向加載裝置，是采用微動(dòng)橋、球形頭螺栓、杯形固定裝置及螺栓鎖緊結(jié)構(gòu)共同作用來(lái)對(duì)管狀試樣提供橫向載荷的。首先微動(dòng)橋與球形頭加載螺栓通過(guò)球面進(jìn)行接觸，且進(jìn)行力的傳遞作用。其次，將球形頭通過(guò)螺紋孔固定于杯形固定裝置上，從而保證螺栓與杯形固定裝置保持相對(duì)穩(wěn)定，從而通過(guò)穩(wěn)、可靠的橫向載荷。最后為力保證整個(gè)微動(dòng)加載裝置與試驗(yàn)機(jī)保持相對(duì)靜止，則通過(guò)螺栓鎖緊結(jié)構(gòu)將杯形固定結(jié)構(gòu)緊固與試樣不動(dòng)端，此時(shí)，整個(gè)微動(dòng)裝置將與試驗(yàn)機(jī)靜止端保持一致。從而使得微動(dòng)橋及其施加載荷的螺栓等處于靜止?fàn)顟B(tài)。在試樣通過(guò)試驗(yàn)機(jī)做微動(dòng)疲勞的過(guò)程中，靜止的微動(dòng)裝置與軸向微動(dòng)的管狀試樣存在滑動(dòng)，從而達(dá)到微動(dòng)疲勞的效果。
[0014]本發(fā)明專利的效果主要表現(xiàn)在:該微動(dòng)疲勞橫向加載裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，結(jié)構(gòu)合理、連接可靠、使用方便對(duì)管狀進(jìn)行微動(dòng)試驗(yàn)時(shí)穩(wěn)定可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)橋橫向加載裝置的示意圖。
[0016]圖2是微動(dòng)橋的示意圖。
[0017]圖3是加載螺栓示意圖。
[0018]圖4是杯形固定裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0020]參照?qǐng)D1?圖4，一種管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)橋橫向加載裝置，包括杯形固定裝置
1、微動(dòng)橋2、加載螺栓3、定位及傳遞載荷的鋼球4、試驗(yàn)管材5、鎖緊螺栓6和管材夾頭7，所述杯形固定裝置I設(shè)有供待試驗(yàn)管材5的通孔，所述通孔的內(nèi)徑大于待試驗(yàn)管材5的外徑，所述杯形固定裝置I的上部通孔內(nèi)徑比下部通孔內(nèi)徑大，所述杯形固定裝置I的上部一圈等圓弧間隔地布置至少兩個(gè)螺紋孔，所述加載螺栓3穿過(guò)所述螺紋孔，所述加載螺栓3的端部設(shè)有第一球形凹槽，所述加載螺栓3的端部通過(guò)球頂觸在所述微動(dòng)橋2的外側(cè)，所述微動(dòng)橋2的內(nèi)側(cè)安裝用于測(cè)量施加載荷大小的應(yīng)變傳感器，所述微動(dòng)橋2的內(nèi)側(cè)與所述待待試驗(yàn)管材5的上部貼合；所述試樣管材通過(guò)管材夾頭7固定在一起；所述杯形固定裝置I的下部設(shè)有用以固定所述待試驗(yàn)管材夾頭7的鎖緊裝置6。
[0021]進(jìn)一步，所述微動(dòng)橋2的外側(cè)開(kāi)有第二球形槽。
[0022]更進(jìn)一步，所述加載螺栓3包括固定螺帽、活動(dòng)螺帽和螺紋段，所述螺紋段的外側(cè)固定所述固定螺帽，所述螺紋段的中部套裝所述活動(dòng)螺帽，所述螺紋段的內(nèi)側(cè)設(shè)有所述第一球形槽。
[0023]所述加載螺栓3有兩個(gè)。兩個(gè)加載螺栓對(duì)稱布置，對(duì)微動(dòng)橋進(jìn)行加載。當(dāng)然，也可以根據(jù)需要設(shè)置三個(gè)，甚至四個(gè)。
[0024]所述杯形固定裝置I最下端與管狀試樣夾頭相連接，杯形固定裝置I的下端套在所述管狀試樣夾頭的圓柱面上，杯形固定裝置的下端對(duì)稱位置切割掉一小端圓弧，并在最下端對(duì)應(yīng)的切割位置兩邊焊接所述鎖緊裝置。
[0025]所述鎖緊裝置為螺栓鎖緊裝置。在使用時(shí)通過(guò)螺栓螺母鎖緊來(lái)使得杯形固定裝置與試樣夾具下端相固定。
[0026]所述應(yīng)變傳感器為應(yīng)變片。
[0027]圖1所示，所述微動(dòng)橋2采用為槽型微動(dòng)橋結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部貼應(yīng)變、外側(cè)有球形凹槽。所述微動(dòng)橋兩端與試樣向接觸而外側(cè)通過(guò)球形凹槽與加載螺栓相連接，通過(guò)螺栓施加載荷。
[0028]所述加載螺栓3如圖2所示，一端固定于杯形固定裝置上，另外一端與圖1所示結(jié)構(gòu)相銜接。通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺栓來(lái)施加載荷。
[0029]所述杯形固定裝置I圖3所示，其上端連接加載螺栓，下端通過(guò)螺栓鎖緊裝置與試樣夾具固定，從而保持與試樣機(jī)靜止端的相對(duì)靜止。
[0030]本專利實(shí)施過(guò)程中，杯形固定裝置的內(nèi)徑大于微動(dòng)橋的長(zhǎng)度，使得微動(dòng)橋能放于其中，固定裝置的下端相對(duì)于試樣夾具略大，使得試樣夾頭可以完全套入其中并且可以通過(guò)螺栓鎖緊裝置進(jìn)行固定。微動(dòng)橋的外側(cè)球形凹槽與球形頭加載螺栓應(yīng)該匹配，保證其具有自動(dòng)對(duì)中的效果。
[0031]在具體試驗(yàn)時(shí)參照?qǐng)D1組裝完成后，與試樣一起固定在試驗(yàn)機(jī)夾具上進(jìn)行試驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)橫向微動(dòng)加載裝置，其特征在于:所述加載裝置包括杯形固定裝置、微動(dòng)橋和加載螺栓，所述杯形固定裝置設(shè)有供待試驗(yàn)管材的通孔，所述通孔的內(nèi)徑大于待試驗(yàn)管材的外徑，所述杯形固定裝置的上部通孔內(nèi)徑比下部通孔內(nèi)徑大，所述杯形固定裝置的上部一圈等圓弧間隔地布置至少兩個(gè)螺紋孔，所述加載螺栓穿過(guò)所述螺紋孔，所述加載螺栓的端部為球形頭，所述加載螺栓的端部通過(guò)球頂觸在所述微動(dòng)橋的外側(cè)，所述微動(dòng)橋的內(nèi)側(cè)安裝用于測(cè)量施加載荷大小的應(yīng)變傳感器，所述微動(dòng)橋的內(nèi)側(cè)兩端與所述待試驗(yàn)管材的上部貼合，所述微動(dòng)橋的外側(cè)為球形凹槽；所述杯形固定裝置的下部設(shè)有用以固定所述待試驗(yàn)管材的鎖緊裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)橋橫向加載裝置，其特征在于:所述微動(dòng)橋的外側(cè)開(kāi)有第二球形槽。
3.如權(quán)利要求1或2所述的管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)橋橫向加載裝置，其特征在于:所述加載螺栓包括固定螺帽、活動(dòng)螺帽和螺紋段，所述螺紋段的外側(cè)固定所述固定螺帽，所述螺紋段的中部套裝所述活動(dòng)螺帽，所述螺紋段的內(nèi)側(cè)設(shè)有所述第一球形槽。
4.如權(quán)利要求1或2所述的管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)橋橫向加載裝置，其特征在于:所述加載螺栓有兩個(gè)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)橋橫向加載裝置，其特征在于:所述杯形固定裝置最下端與管狀試樣夾頭相連接，杯形固定裝置的下端套在所述管狀試樣夾頭的圓柱面上，杯形固定裝置的下端對(duì)稱位置切割掉一小端圓弧，并在最下端對(duì)應(yīng)的切割位置兩邊焊接所述鎖緊裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)橋橫向加載裝置，其特征在于:所述鎖緊裝置為螺栓鎖緊裝置。
7.如權(quán)利要求1或2所述的管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)微動(dòng)橋橫向加載裝置，其特征在于:所述應(yīng)變傳感器為應(yīng)變片。
【專利摘要】一種管材微動(dòng)疲勞試驗(yàn)橋橫向微動(dòng)加載裝置，包括杯形固定裝置、微動(dòng)橋和加載螺栓，所述杯形固定裝置設(shè)有供待試驗(yàn)管材的通孔，所述通孔的內(nèi)徑大于待試驗(yàn)管材的外徑，所述杯形固定裝置的上部通孔內(nèi)徑比下部通孔內(nèi)徑大，所述杯形固定裝置的上部一圈等圓弧間隔地布置至少兩個(gè)螺紋孔，所述加載螺栓穿過(guò)所述螺紋孔，所述加載螺栓的端部設(shè)有第一球形凹槽，所述加載螺栓的端部通過(guò)球頂觸在所述微動(dòng)橋的外側(cè)，所述微動(dòng)橋的內(nèi)側(cè)安裝用于測(cè)量施加載荷大小的應(yīng)變傳感器，所述微動(dòng)橋的內(nèi)側(cè)與所述待待試驗(yàn)管材的上部貼合；所述杯形固定裝置的下部設(shè)有用以固定所述待試驗(yàn)管材的鎖緊裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、有效保證施加的橫向載荷穩(wěn)定性、保證試驗(yàn)的有效性。
【IPC分類】G01N3-00, G01N3-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104596836
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410708626
【發(fā)明人】謝林君, 任欣, 沈明學(xué), 屠立群
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年11月28日