技术特征：
1.一种多功能试件疲劳试验装置，其特征在于，包括：第一试验工装，第一试验工装包括固定杆(21)和夹持座(22)，所述固定杆(21)用于安装于疲劳试验机，所述夹持座(22)包括试件夹持部和与固定杆(21)的一端固定相连的固定部；第二试验工装，第二试验工装包括施力组件(23)，所述施力组件(23)包括可拆卸连接的支承杆(231)和施力杆(232)，支承杆(231)用于安装于疲劳试验机，施力杆(232)用于施力于试件(1)。2.根据权利要求1所述的多功能试件疲劳试验装置，其特征在于：所述固定部的中心位置设置有第一内螺纹孔(221)，所述固定杆(21)具有外螺纹段，外螺纹段与第一内螺纹孔(221)螺纹配合，且所述固定杆(21)与施力组件(23)同轴布置。3.根据权利要求1所述的多功能试件疲劳试验装置，其特征在于：所述试件夹持部包括凸台、垫块(4)以及螺钉(3)，凸台上设置有第二内螺纹孔(222)，螺钉(3)穿设于垫块(4)并且与第二内螺纹孔(222)螺纹配合以将试件(1)被夹持于垫块(4)和凸台之间。4.根据权利要求1所述的多功能试件疲劳试验装置，其特征在于：所述施力杆(232)接触于试件(1)的一侧呈半圆柱体状。5.一种疲劳试验系统，其特征在于，包括：疲劳试验机，疲劳试验机包括位置配合的第一夹具和第二夹具；如权利要求1至权利要求4任一项所述的多功能试件疲劳试验装置，所述固定杆(21)被夹持于第一夹具，所述支承杆(231)被夹持于第二夹具；呈长板状的试件(1)，所述试件(1)可拆卸地设置于试件夹持部。6.根据权利要求5所述的疲劳试验系统，其特征在于：所述试件(1)为横截面形状呈矩形的硬质板件。7.根据权利要求5所述的疲劳试验系统，其特征在于：所述疲劳试验系统还包括声发射设备，所述声音发射设备固定在施力组件(23)上，并且位于靠近施力组件(23)与试件(1)的接触处的位置。8.根据权利要求5所述的疲劳试验系统，其特征在于：所述疲劳试验系统还包括冷却设备，所述冷却设备位于靠近所述施力组件(23)与试件(1)的接触处的位置。9.一种采用如权利要求5至8任一项所述的疲劳试验系统的多种疲劳试验方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述第一试验工装夹持于疲劳试验机的第一夹具，将所述第二试验工装夹持于疲劳试验机的第二夹具，并将试件(1)安装在所述试件夹持部；运行所述疲劳试验机并且通过所述施力组件(23)对所述试件(1)施加接触交变载荷，并将接触交变载荷的作用位置记为第一受力点(13)，同时试件(1)在接触交变载荷的作用下发生位移，并在试件(1)的夹持位置附近产生弯曲交变载荷，将弯曲交变载荷的作用位置记为第二受力点(14)，疲劳试验机一直运行直到第一受力点(13)或第二受力点(14)发生失效或达到预设循环次数；观察和判断所述第一受力点(13)或第二受力点(14)的失效特征和缺陷状态，记录失效循环次数；
根据关系式以及计算得到试件(1)承受弯曲交变载荷的转角θ，其中b为试件(1)的宽度，h为试件(1)的厚度，i为惯性矩，e为弹性模量，l为试件(1)的夹持位置到第一受力点(13)的距离，f为在第一受力点(13)施加的接触交变载荷；并根据关系式f
c
＝sinθf，得到在第一受力点(13)的垂直于接触面的法向接触力f
c
；接着根据公式得到第一受力点(13)的接触应力σ
c
，其中r为施力杆(232)施力侧的圆柱半径，l为接触宽度，e1和e2分别为施力杆(232)和试件(1)所用材料的弹性模量，v1和v2分别为施力杆(232)和试件(1)泊松比；进一步的，根据关系式f
f
＝μf
c
＝μsinθf求得摩擦力f
f
的大小，根据关系式求得滑动位移
△
δ的大小，其中μ为滑动摩擦系数；进而根据关系式w
f
＝f
f
△
δ，得出第一受力点(13)的摩擦力做功w
f
；根据关系式m＝f(l-x)，得出第二受力点(14)的弯矩m，进而代入关系式得出弯曲应力σ
b
；对不同交变载荷等级下的接触应力σ
c
、摩擦力做功w
f
分别与接触疲劳失效循环次数在坐标系内获取的σ
c-n
cf
曲线和w
f-n
cf
曲线；对不同交变载荷等级下的弯曲应力σ
b
与弯曲疲劳失效循环次数在坐标系内获取σ
b-n
bf
曲线。10.根据权利要求9所述的多种疲劳试验方法，其特征在于：所述观察和判断所述第一受力点(13)或第二受力点(14)的失效特征和缺陷状态的步骤包括：判断所述第一受力点(13)是否失效的方法包括监控音量分贝数突增以及停机目测；判断所述第二受力点(14)是否失效方法包括目测、工具测量裂纹长度达到预设长度。
技术总结
本发明提供一种多功能试件疲劳试验装置、系统以及多种疲劳测试方法，其中多功能试件疲劳试验装置包括：第一试验工装以及第二试验工装；疲劳试验系统包括：疲劳试验机，疲劳试验机包括位置配合的第一夹具和第二夹具；疲劳试验装置以及长板状的试件；本发明通过量化分析了接触疲劳、滑动摩擦疲劳和弯曲疲劳对试件的失效的影响，并通过图表的方法直观的得出了不同交变载荷下对应不同的疲劳失效循环次数，解决了现有技术中工程构件的疲劳测试方法单一的问题。问题。问题。
技术研发人员：吴海利
受保护的技术使用者：上海电气电站设备有限公司
技术研发日：2021.09.09
技术公布日：2023/3/14