一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及疲勞試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料在飛機制造中越來越多的得到應(yīng)用，新材料要想在航空制造中應(yīng)用就需完成各種試驗，材料彎曲疲勞試驗就是其中一項，眾所周知，材料的彎曲疲勞試驗是一項試驗周期長、試驗數(shù)據(jù)分散性大、裂紋產(chǎn)生不易及時發(fā)現(xiàn)的試驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法，以解決或至少減輕【背景技術(shù)】中的所存在的至少一處的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法包含以下步驟:SI，選取應(yīng)變片，將應(yīng)變片粘接在試驗件上；S2，將試驗件安裝到振動臺上，并標(biāo)記試驗件的夾持部位和夾緊力；S3，對試驗件進行掃頻，找出一階彎曲頻率，將共振峰后的預(yù)定幅值所對應(yīng)的頻率值作為預(yù)定試驗頻率，以應(yīng)變值為控制量值進行彎曲疲勞試驗，當(dāng)應(yīng)變值發(fā)生變化時，改變實際試驗頻率以保持應(yīng)變值不變;S4，當(dāng)實際試驗頻率偏離預(yù)定試驗頻率達到設(shè)定偏差時，檢查應(yīng)變片，如果應(yīng)變片沒有脫落，即試驗件已發(fā)生損傷，進行試驗件探傷;S5，記錄試驗件的損傷時間，并計算試驗件的彎曲次數(shù)；S6，選取一組相同試驗件，重復(fù)SI至S5;S7，繪制試驗件的彎曲次數(shù)與壽命曲線圖。
[0005]優(yōu)選地，所述應(yīng)變片選用箔式應(yīng)變片。
[0006]優(yōu)選地，所述S3中對試驗件進行掃頻時，以試驗應(yīng)力加載值對應(yīng)頻率的1/10進行掃頻。
[0007]優(yōu)選地，所述應(yīng)變片的位置按以下方法確定，
[0008]BXRXCos(0)-2XLXSin(0)-2XR = O；
[0009]S = RXSin(9)；
[0010]其中，B為試驗件的寬度;R為試驗件缺口的半徑;L為試驗件從與夾持端相對的另一端至缺口中心的距離;S為應(yīng)變片偏離缺口中心的距離。
[0011]優(yōu)選地，所述S3中的預(yù)定幅值為共振峰值的1/3。
[0012]優(yōu)選地，所述S4中的設(shè)定偏差為5Hz。
[0013]優(yōu)選地，所述S6中一組相同試驗件，每組包含10個試驗件，并分別進行所述步驟SI至S5。
[0014]優(yōu)選地，所述試驗件熱處理時，先將毛坯熱處理后再加工成試驗件，熱處理會使材料的加工性能變差時，先對毛坯粗加工，熱處理后再次精加工。
[0015]優(yōu)選地，所述試驗件的缺口在熱處理后加工。
[0016]優(yōu)選地，所述S2中的振動臺的頻率范圍為2HZ-3000HZ。
[0017]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用振動方式對材料進行彎曲疲勞試驗，大大縮短了試驗周期，縮短了新產(chǎn)品的科研周期。
[0018]應(yīng)變片采用箔式應(yīng)變片，箔式應(yīng)變片具有散熱條件好、允許電流大、橫向效應(yīng)小、疲勞壽命長、生產(chǎn)過程簡單、適于批量生產(chǎn)等優(yōu)點。
[0019]對試驗件進行掃頻時，以試驗應(yīng)力加載值對應(yīng)頻率的1/10進行掃頻，不會因振動過大對試驗件造成損傷。
[0020]預(yù)定試驗頻率設(shè)定為在共振峰值后，振動幅值為共振峰值的1/3時對應(yīng)的頻率，其優(yōu)點在于，振動相對比較穩(wěn)定，易于試驗控制。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的金屬材料彎曲疲勞試驗方法的流程圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的試驗件與應(yīng)變片安裝示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的金屬材料彎曲疲勞試驗方法中一階彎曲頻率確定圖。
[0024]其中:1-試驗件，11-夾持部位，2-應(yīng)變片。
【具體實施方式】
[0025]為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細(xì)說明。
[0026]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0027]如圖1至圖3所示，一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法，包含以下步驟:SI，選取應(yīng)變片2，將應(yīng)變片2粘接在試驗件I上;S2，將試驗件2安裝到振動臺上，并標(biāo)記試驗件2的夾持部位和夾緊力;S3，對試驗件2進行掃頻，找出一階彎曲頻率，將共振峰后的預(yù)定幅值所對應(yīng)的頻率值作為預(yù)定試驗頻率，以應(yīng)變值為控制量值進行彎曲疲勞試驗，當(dāng)應(yīng)變值發(fā)生變化時，改變實際試驗頻率以保持應(yīng)變值不變;S4，當(dāng)實際試驗頻率偏離預(yù)定試驗頻率達到設(shè)定偏差時，檢查應(yīng)變片2，如果應(yīng)變片2沒有脫落，即試驗件I已發(fā)生損傷，進行試驗件I的探傷。S5，記錄試驗件I的損傷時間，并計算試驗件I的彎曲次數(shù);S6，選取一組相同試驗件，重復(fù)SI至S5; S7，繪制試驗件I的彎曲次數(shù)與壽命曲線圖。
[0028]在本實施例中，應(yīng)變片選用標(biāo)距較小的箔式應(yīng)變片。箔式應(yīng)變片具有散熱條件好、允許電流大、橫向效應(yīng)小、疲勞壽命長。
[0029]可以理解的是，應(yīng)變片還可以選擇靈敏度較高的其它鎳鉻合金材料絲做成的應(yīng)變片。
[0030]S3中對試驗件進行掃頻時，以試驗應(yīng)力加載值對應(yīng)頻率的1/10進行掃頻。找出一階彎曲頻率a，將共振峰后的預(yù)定幅值所對應(yīng)的頻率值作為預(yù)定試驗頻率b。在本實施例中，預(yù)定幅值為共振峰值的1/3，其優(yōu)點在于:該處的頻率振動比較穩(wěn)定，易于實現(xiàn)試驗的控制。
[0031]可以理解的是，預(yù)定幅值還可以根據(jù)試驗實際情況設(shè)定，例如，在一個備選實施例中，預(yù)定幅值為共振峰值的1/2;在另一個備選實施例中，預(yù)定幅值為共振峰值的1/4。
[0032]在設(shè)定預(yù)定試驗頻率b時，首先通過掃頻找出一階彎曲頻率a，其優(yōu)點是，方便確定試驗件的最大振動幅值，以便確定合適的幅值，并確定預(yù)定試驗頻率，有利于提高試驗的效率和準(zhǔn)置信度。
[0033]應(yīng)變片2的位置按以下方法確定，
[0034]BXRXCos(0)-2XLXSin(0)-2XR = O；
[0035]S = RXSin(Q);
[0036]其中，B為試驗件的寬度;R為試驗件缺口的半徑;L為試驗件從與夾持端相對的另一端至缺口中心的距離;S為應(yīng)變片偏離缺口中心的距離。
[0037]S4中的設(shè)定偏差為5Hz。
[0038]可以理解的是，S4中的設(shè)定偏差值還可以根據(jù)實際情況設(shè)定。例如，在一個備選實施例中，S4中的設(shè)定偏差值為4Hz ;在另一個備選實施例中，S4中的設(shè)定偏差值為3Hz。S4中的設(shè)定偏差值的設(shè)定主要是依據(jù)當(dāng)實際試驗頻率偏離預(yù)定試驗頻率時，可以確定試驗件已經(jīng)損壞。
[0039]S6中一組相同試驗件，每組包含10個試驗件，并分別進行所述步驟SI至S5。將相同的多個試驗件作為一組試驗，可以提高實驗結(jié)果的置信度，使試驗結(jié)果更具有代表性。
[0040]同一組中個每個試驗件I在安裝到振動臺上時，試驗件I的夾持部位11及夾緊力應(yīng)保證相等?？梢蕴岣邔嶒灲Y(jié)果的置信度，使試驗結(jié)果更具有代表性。
[0041]在準(zhǔn)備試驗件時，試驗件I熱處理時，先將毛坯熱處理后再加工成試驗件，熱處理會使材料的加工性能變差時，先對毛坯粗加工，熱處理后再次精加工。。
[0042]試驗件I的缺口在熱處理后加工。
[0043 ] S2中的振動臺的頻率范圍為2Hz-3000Hz。
[0044]最后需要指出的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于，包含以下步驟: Si，選取應(yīng)變片，將應(yīng)變片粘接在試驗件上； S2，將試驗件安裝到振動臺上，并標(biāo)記試驗件的夾持部位和夾緊力； S3，對試驗件進行掃頻，找出一階彎曲頻率，將共振峰后的預(yù)定幅值所對應(yīng)的頻率值作為預(yù)定試驗頻率，以應(yīng)變值為控制量值進行彎曲疲勞試驗，當(dāng)應(yīng)變值發(fā)生變化時，改變實際試驗頻率以保持應(yīng)變值不變； S4，當(dāng)實際試驗頻率偏離預(yù)定試驗頻率達到設(shè)定偏差時，檢查應(yīng)變片，并進行試驗件探傷。 S5，記錄試驗件的損傷時間，并計算試驗件的彎曲次數(shù)； S6，選取一組相同試驗件，重復(fù)SI至S5; S7，繪制試驗件的彎曲次數(shù)與壽命曲線圖。2.如權(quán)利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述應(yīng)變片選用箔式應(yīng)變片。3.如權(quán)利要求2所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述S3中對試驗件進行掃頻時，以試驗應(yīng)力加載值對應(yīng)頻率的1/10進行掃頻。4.如權(quán)利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述應(yīng)變片的位置按以下方法確定， BXRXCos(0)-2XLXSin(0)-2XR=O； S = RXSin(9)； 其中，B為試驗件的寬度;R為試驗件缺口的半徑;L為試驗件從與夾持端相對的另一端至缺口中心的距離;S為應(yīng)變片偏離缺口中心的距離。5.如權(quán)利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述S3中的預(yù)定幅值為共振峰值的1/3。6.如權(quán)利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述S4中的設(shè)定偏差為5Hz。7.如權(quán)利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述S6中一組相同試驗件，每組包含10個試驗件，并分別進行所述步驟SI至S5。8.如權(quán)利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述試驗件熱處理時，先將毛坯熱處理后再加工成試驗件，熱處理會使材料的加工性能變差時，先對毛坯粗加工，熱處理后再次精加工。9.如權(quán)利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述試驗件的缺口在熱處理后加工。10.如權(quán)利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述S2中的振動臺的頻率范圍為2Hz-3000Hz。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法。所述金屬材料彎曲疲勞試驗方法，包含以下步驟：S1，選取應(yīng)變片，將應(yīng)變片粘接在試驗件上；S2，將試驗件安裝到振動臺上，并標(biāo)記試驗件的夾持部位和夾緊力；S3，以應(yīng)變值為控制量值進行彎曲疲勞試驗，當(dāng)應(yīng)變值發(fā)生變化時，改變實際試驗頻率以保持應(yīng)變值不變；S4，當(dāng)實際試驗頻率偏離預(yù)定試驗頻率達到設(shè)定偏差時，檢查應(yīng)變片，并進行試驗件探傷。S5，記錄試驗件的損傷時間，并計算試驗件的彎曲次數(shù)；S6，選取一組相同試驗件，重復(fù)S1至S5；S7，繪制試驗件的彎曲次數(shù)與壽命曲線圖。本發(fā)明的有益效果：采用振動方式對材料進行彎曲疲勞試驗，大大縮短了試驗周期，縮短了新產(chǎn)品的科研周期。
【IPC分類】G01N3/32
【公開號】CN105527180
【申請?zhí)枴緾N201510868368
【發(fā)明人】黃志敏, 孫曉銘
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設(shè)計研究所
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年11月30日