一种液-气半周期防屈曲失稳装置及其工作方法与流程

本发明涉及防屈曲失稳装置，具体涉及一种液-气半周期防屈曲失稳装置及其工作方法。

背景技术：

1、疲劳极限是指经过无穷多次应力循环而不发生破坏时的最大应力值，又称为持久极限。材料的疲劳极限是材料本身所固有的性质，因循环特征、试件变形的形式以及材料所处的环境等不同而不同，需疲劳试验定。测定需要用若干光滑小尺寸试样，在专用的疲劳试验机上进行试验。

2、一材料试片在不同大小的周期应力下，使材料破坏需要的周期数也随之不同。应力大小和周期数的关系可以用s-n图表示。一般而言，周期应力越小，需材料破坏需要的周期数越多。但铁合金和钛合金有一特性，当周期应力大小低于一特定数值，材料可以承受无限次的周期应力，不会造成疲劳，此数值对应s-n图右侧的水平线。

3、在材料拉压疲劳实验中，试验后期薄板试样在受到压力的时候容易屈曲失稳，造成实验失败，现阶段常用的方法是在实验前使用辅助夹具对薄板试样易发生屈曲失稳的区域进行夹持约束，由于辅助夹具直接接触薄板试样且需要预施加一定的夹紧力，改变了实验要求的材料受力状态，且在疲劳试验的拉伸的半周期过程中，试样伸长量较大，辅助夹具与试样之间存在摩擦力造成试样升温，表面容易出现小的划痕，从而造成实验数据可信度差，不能准确地描述材料的疲劳性能和疲劳寿命。

技术实现思路

1、针对现有技术材料拉压疲劳实验中薄板试样增加辅助夹具造成实验结果不准确的问题，本发明提供一种液-气半周期防屈曲失稳装置及其工作方法，只在受压易发生屈曲的半周期施加作用力，在整个实验过程中减少了对试样的影响，且可以根据疲劳试验机的拉压信号同步控制本发明装置，提高了试验数据的准确性，对称式设计可以满足试样两个方向的防屈曲失稳功能，降低了实验耗材的浪费，节约实验成本。

2、第一方面，本发明提供一种液-气半周期防屈曲失稳装置，包括：自润滑隔板，自润滑隔板的一侧设置有膨胀橡胶隔膜，膨胀橡胶隔膜的一侧设置有气室，气室的一侧设置有油气橡胶隔膜，油气橡胶隔膜的一侧设置有油室，油室的进油口通过进油管与液压站相连接，油室的出油口通过回油管与液压站相连接，回油管上设置有电磁阀。薄板试样在受拉半周期时，不会发生屈曲失稳，电磁阀开启，液压油经进油管、电磁阀、回油管回到液压站，油室内为常压，油气橡胶隔膜、膨胀橡胶隔膜不膨胀，自润滑隔板与薄板试样之间保持轻微接触；当薄板试样在受压半周期时，会发生屈曲失稳，电磁阀关闭，液压油经进油管进入油室，油室内为高压，油气橡胶隔膜膨胀挤压气室内的气体，膨胀橡胶隔膜膨胀，自润滑隔板对薄板试样施加压力，保持试样处于竖直平衡状态，防止薄板试样在疲劳试验中的屈曲失稳而造成实验失败。

3、进一步地，自润滑隔板包括2个，2个自润滑隔板对称设置在薄板试样的两侧，对称式设计可以满足试样两个方向的防屈曲失稳功能，降低了实验耗材的浪费，节约实验成本。

4、进一步地，膨胀橡胶隔膜包括2个，2个膨胀橡胶隔膜分别设置在自润滑隔板的一侧，2个膨胀橡胶隔膜分别对2个自润滑隔板对称发力，薄板试样受力更加均匀。

5、进一步地，气室包括2个，2个气室分别设置在膨胀橡胶隔膜的一侧，2个气室分别对2个膨胀橡胶隔膜施加气压。

6、进一步地，油室包括2个，2个油室分别设置在气室的一侧，油室与气室之间设置有油气橡胶隔膜，2个油室分别通过油气橡胶隔膜对2个气室施加油压。

7、进一步地，气室的上部设置有气门嘴，通过气门嘴充放气调节膨胀橡胶隔膜膨胀程度进而调节自润滑隔板与试样间的压力使自润滑隔板与薄板试样之间保持轻微接触。

8、进一步地，油室和气室的外部设置有外壳，对油室和气室起到保护作用。

9、进一步地，外壳的下部设置有支座，对外壳起到支撑稳定作用。

10、第二方面，本发明提供一种液-气半周期防屈曲失稳装置的工作方法，包括以下步骤：

11、1)薄板试样在受拉半周期时，不会发生屈曲失稳，电磁阀开启，液压油在液压站、进油管和回油管之间循环流通，油室内为常压，油气橡胶隔膜、膨胀橡胶隔膜不膨胀，自润滑隔板与薄板试样之间保持轻微接触；

12、2)薄板试样在受压半周期时，会发生屈曲失稳，电磁阀关闭，液压油经进油管进入油室，油室内为高压，油气橡胶隔膜膨胀挤压气室内的气体，膨胀橡胶隔膜膨胀，推动自润滑隔板对薄板试样施加压力，保持薄板试样处于竖直平衡状态，防止薄板试样在疲劳试验中的屈曲失稳。

13、本发明的有益效果在于：对比传统的防屈曲失稳装置，在试验受拉半周期时，试样不发生屈曲失稳，本发明装置不会对试样两侧施加压力，影响试样的受力状态。

14、当试样在试验受压半周期时，试样容易发生屈曲失稳，通过关闭设备电磁阀，油室压力升高挤压油气橡胶隔膜，油气橡胶隔膜向气室膨胀挤压气体，进而挤压膨胀橡胶隔膜和自润滑隔板，对称的自润滑隔板同时对试样施加压力达到防屈曲失稳的功能。

15、相较于传统全周期夹持防屈曲失稳装置，本发明装置只在受压易发生屈曲的半周期施加作用力，在整个实验过程中减少了对试样的影响，且可以根据疲劳试验机的拉压信号同步控制该发明装置，提高了试验数据的准确性；对称式设计可以满足试样两个方向的防屈曲失稳功能，降低了实验耗材的浪费，节约实验成本。

技术特征：

1.一种液-气半周期防屈曲失稳装置，包括：自润滑隔板，其特征在于，自润滑隔板的一侧设置有膨胀橡胶隔膜，膨胀橡胶隔膜的一侧设置有气室，气室的一侧设置有油气橡胶隔膜，油气橡胶隔膜的一侧设置有油室，油室的进油口通过进油管与液压站相连接，油室的出油口通过回油管与液压站相连接，回油管上设置有电磁阀。

2.根据权利要求1所述的液-气半周期防屈曲失稳装置，其特征在于，自润滑隔板包括2个，2个自润滑隔板对称设置在薄板试样的两侧。

3.根据权利要求2所述的液-气半周期防屈曲失稳装置，其特征在于，膨胀橡胶隔膜包括2个，2个膨胀橡胶隔膜分别设置在自润滑隔板的一侧。

4.根据权利要求3所述的液-气半周期防屈曲失稳装置，其特征在于，气室包括2个，2个气室分别设置在膨胀橡胶隔膜的一侧。

5.根据权利要求4所述的液-气半周期防屈曲失稳装置，其特征在于，油室包括2个，2个油室分别设置在气室的一侧，油室与气室之间设置有油气橡胶隔膜。

6.根据权利要求1所述的液-气半周期防屈曲失稳装置，其特征在于，气室的上部设置有气门嘴。

7.根据权利要求1所述的液-气半周期防屈曲失稳装置，其特征在于，油室和气室的外部设置有外壳。

8.根据权利要求7所述的液-气半周期防屈曲失稳装置，其特征在于，外壳的下部设置有支座。

9.一种如权利要求1-8任一所述的液-气半周期防屈曲失稳装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
一种液‑气半周期防屈曲失稳装置及其工作方法，涉及防屈曲失稳装置技术领域，解决了现有技术材料拉压疲劳实验中薄板试样增加辅助夹具造成实验结果不准确的问题，包括：自润滑隔板，自润滑隔板的一侧设置有膨胀橡胶隔膜，膨胀橡胶隔膜的一侧设置有气室，气室的一侧设置有油气橡胶隔膜，油气橡胶隔膜的一侧设置有油室，油室的进油口通过进油管与液压站相连接，油室的出油口通过回油管与液压站相连接，回油管上设置有电磁阀；只在受压易发生屈曲的半周期施加作用力，在整个实验过程中减少了对试样的影响，且可以根据疲劳试验机的拉压信号同步控制本发明装置，提高了试验数据的准确性。

技术研发人员：陈海龙,程文华,李柏君,孙明双,陈潇晓,谢京全,黎国柱,申世刚,郝文月
受保护的技术使用者：山东钢铁集团日照有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14