一种用于微动疲劳试验的可调刚度夹持装置及方法与流程

本发明涉及微动疲劳寿命测试技术领域，特别涉及一种可调夹持刚度的单卡头式微动疲劳寿命测试夹持装置。

背景技术：

微动疲劳损伤广泛存在于结构连接件中，航空发动机传动齿轮、盘轴连接、叶片和轮盘榫连接、螺栓连接结构工作过程中受到复杂的振动载荷和气动载荷，使结构连接处表面产生微动，这将会产生严重的微动损伤作用，极大的降低连接结构的疲劳寿命从而导致失效的发生。相比于普通疲劳，微动作用会显著的加速裂纹萌生和早期的裂纹扩展，降低连接结构的疲劳寿命，甚至下降达30％以上。

开展微动疲劳寿命研究，具有重要的实际意义，而相关研究表明：相对滑移幅值、摩擦系数和接触压力等五十多个因素影响微动疲劳损伤。为了测试连接结构的微动疲劳寿命，研究者针对具体问题设计了不同的微动疲劳试验装置。微动疲劳试验装置按试验加载装配方式可分为桥式、单卡头式和爪式三类。

国内微动疲劳试验装置大多采用单一夹持刚度的方式，这种的微动疲劳试验装置无法实现对相对滑移幅值的控制，也无法很好的分离微动疲劳中两个主要因素“力影响”和“表面损伤”，无法较好的与实际损伤情况联系起来。所以如果可以较好的分离出相对滑移幅值对微动疲劳寿命的影响，在发动机榫头榫槽以及叶片设计上考虑滑移幅值对疲劳寿命的影响，可以更有效的分析相关的微动疲劳问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于微动疲劳试验的可调刚度夹持装置及方法，以获得相对滑移幅值对微动疲劳寿命的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于微动疲劳试验的可调刚度夹持装置，包括夹具底座、连接肋板、y型夹具，其中：

所述夹具底座上方前后两侧设置有两对凸台，每对凸台上开设有对应的第一孔；夹具底座的左右两侧各开设有一个凹槽，凹槽中用于放置微动块；

所述连接肋板为两个，连接肋板由连接肋板上段、连接肋板中段、连接肋板下段组成，连接肋板上段开设有第二孔，连接肋板下段前后两侧均设有与第一孔对应的第三孔；

所述y型夹具为倒y型，由上方的柄部和下方的音叉部组成，音叉部开设有与第二孔对应的第四孔；

所述夹具底座与连接肋板通过第一螺栓连接，第一螺栓穿过第一孔和第三孔；所述y型夹具与连接肋板通过第二螺栓连接，第二螺栓穿过第二孔和第四孔。

其中，通过改变连接肋板中段的宽度来改变夹持装置的刚度，以控制接触面相对滑移幅值大小。

所述连接肋板上段位于y型夹具的音叉部的内侧。

所述连接肋板下段位于夹具底座前后两侧的凸台之间，且贴紧。

一种微动疲劳试验方法，包括以下步骤：

步骤a，首先将y型夹具的柄部夹持在试验机上夹头，完成后保持试验机上夹头不动；

步骤b，取连接肋板，并与夹具底座通过第一螺栓连接，并将试验件以及y型夹具的音叉部通过第二螺栓连接；

步骤c，将试验机上夹头下移，直到试验件进入试验机下夹头的2/3，然后夹紧试验机下夹头，以将所述夹持装置固定在试验机上；

步骤d，在夹具底座侧面的凹槽中放入微动块，在夹具底座两侧架上液压推杆，并施加压力，使得微动块和试验件相接触；

步骤e，控制试验机给试验件施加拉-拉循环载荷；

步骤f，在拉-拉循环载荷试验完成后，将夹持装置拆除，更换不同宽度连接肋板中段的连接肋板，进行下一组试验。

有益效果：本发明的夹持装置整体结构较为简单，相对单一刚度的夹持装置，因为连接肋板可换，所以可以减少制造成本。通过改变连接肋板的尺寸，材料属性，可以实现不同刚度下的微动疲劳试验，不用再去特意重新加工新的夹具，只需更换肋板即可，其底座具有一定的通用性。通过改变夹具刚度，可以改变在相同载荷下接触面的相对滑移幅值，从而可以一定程度上控制微动所处的状态，对微动疲劳的试验和理论研究都具很大的帮助。

附图说明

图1为微动疲劳可调刚度夹持装置的结构示意图；

图2为连接肋板的的结构示意图；

图3为夹具底座的结构示意图；

图4为y型夹具的结构示意图；

图5为微动疲劳试验中该可调港股夹持装置夹持具体试验件的示意图；

图中附图标记为：

1-夹具底座，101-凸台，102-第一孔，103-凹槽；

2-连接肋板，201-连接肋板上段，202-连接肋板中段，203-连接肋板下段，204-第二孔，205-第三孔；

3-y型夹具，301-柄部，302-音叉部，303-第四孔；

4-第一螺栓；5-第二螺栓；6-微动块；7-试验件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，本发明的用于微动疲劳试验的可调刚度夹持装置，包括夹具底座1、连接肋板2、y型夹具3，其中：

如图3，夹具底座1上方前后两侧设置有两对凸台101，每对凸台101上开设有对应的第一孔102；夹具底座1的左右两侧各开设有一个凹槽103，凹槽103中用于放置微动块6。

如图2，连接肋板2为两个，连接肋板2由连接肋板上段201、连接肋板中段202、连接肋板下段203组成，连接肋板上段201开设有第二孔204，连接肋板下段203前后两侧均设有与第一孔102对应的第三孔205。

如图4，y型夹具3为倒y型，由上方的柄部301和下方的音叉部302组成，音叉部302开设有与第二孔204对应的第四孔303。

如图1和5，夹具底座1与连接肋板2通过第一螺栓4连接，第一螺栓4穿过第一孔102和第三孔205，其中，连接肋板下段203位于夹具底座1前后两侧的凸台101之间，且贴紧。y型夹具3与连接肋板2通过第二螺栓5连接，第二螺栓5穿过第二孔204和第四孔303，其中，连接肋板上段201位于y型夹具3的音叉部302的内侧。实验时，试验件7的一端穿插于第二螺栓5上，并位于y型夹具3的音叉部302以及两块连接肋板2之间。

实验前可根据试验需要，改变连接肋板中段的宽度来改变夹持装置整体的刚度，从而改变接触面的滑移幅值，且可以分析在相同载荷条件下滑移幅值对微动疲劳寿命的影响。连接肋板中段宽度越宽，整个夹持装置的刚度越大，相对滑移幅值也越大。

以下结合图1-5，以测量tc11材料钛合金材料试验件微动疲劳寿命试验为例，对本发明的微动疲劳试验方法进行说明。步骤如下：

步骤a，首先将y型夹具3的柄部301夹持在试验机上夹头，完成后保持试验机上夹头不动；

步骤b，取连接肋板2，并与夹具底座通过第一螺栓4连接，并将试验件7以及y型夹具3的音叉部302通过第二螺栓5连接；

步骤c，将试验机上夹头下移，直到试验件7进入试验机下夹头的2/3，然后夹紧试验机下夹头，以将所述夹持装置固定在试验机上；

步骤d，在夹具底座1侧面的凹槽103中放入微动块6，在夹具底座1两侧架上液压推杆，并施加压力，使得微动块6和试验件7相接触；

步骤e，控制试验机给试验件7施加拉-拉循环载荷；由于本发明中采用螺栓连接，所以整个装置不能存在过大的竖直方向上压力载荷，对于疲劳载荷，只能施加拉-拉循环载荷；

步骤f，在拉-拉循环载荷试验完成后，将夹持装置拆除，更换不同宽度连接肋板中段的连接肋板2，进行下一组试验。

经试验表明，本发明的装置能够准确可靠获得tc11材料试验件的微动疲劳寿命。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。