一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验装置及方法

本发明属于测量设备，具体涉及一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验装置及方法。

背景技术：

1、滚动接触疲劳失效是金属最常见的失效形式之一，两个滚动体接触面的应力、应变对其裂纹萌生、扩展的影响极大，实验室常采用标准的环/环摩擦副，在滚动接触疲劳机上或摩擦磨损试验机上进行实验；

2、现有的实验装置，存在以下问题：由于滚动接触疲劳机及摩擦磨损试验机上的两根轴相互搭接，试样的侧面被挡住，环/环摩擦副、环/块摩擦副试样的侧面任一静态条件下的应力、应变场无法进行实验测量，只能进行模拟仿真，模拟结果的准确性无法进行试验验证。

3、因此，如何提供一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验装置及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验装置及方法，以解决上述技术问题。该装置设置有横梁一机构以及横梁二机构使得试样的侧面漏出，并通过液压千斤顶控制特定试验力下试样间的滚动、滑动摩擦时的应力应变。

2、为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

3、一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验装置，包括外框架，所述外框架两侧均设置有凹槽一，所述外框架内固定设置有下试样机构，所述外框架内位于下试样机构上方滑动设置有上试样机构，所述外框架内壁顶端以及凹槽一内均设置有力传感器，所述力传感器上均固定设置有液压千斤顶。

4、进一步的，所述上试样机构包括横梁一以及试样轴一，所述横梁一上横向设置有阶梯孔，所述横梁一底端设置有卡槽，用于固定设置块状试样，两个所述横梁一间的阶梯孔处贯穿设置有试样轴一，所述试样轴一上位于两个所述横梁一外均设置有试样，两个所述横梁一两端滑动设置在外框架两侧的凹槽一内。

5、进一步的，所述下试样机构包括横梁二、旋转顶杆以及试样轴二，所述横梁二上横向设置有阶梯孔，所述横梁二底部沿纵向设置有凹槽二，且所述凹槽二与所述阶梯孔相连通，两个所述横梁二间的阶梯孔处贯穿设置有试样轴二，所述旋转顶杆的一端通过凹槽二固定在试样轴二上，所述试样轴二上位于两个横梁二外均设置有试样，两个所述横梁二两端固定设置在凹槽一内。

6、进一步的，所述试样为环形试样。

7、一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验方法，包括如下步骤：

8、s1，位于外框架内壁顶端的液压千斤顶伸长时，推动横梁一下移，使得横梁一上的试样与横梁二上的试样接触并压紧，同时力传感器能够输出两个试样之间的压力；

9、位于外框架凹槽一内的液压千斤顶伸长时，推动旋转顶杆进行转动，旋转顶杆带动试样轴二转动，使得试样轴二上的试样转动，试样轴二上的试样转动时会与试样轴一上的试样产生摩擦，凹槽一内的力传感器输出的力便是试样之间的摩擦力；

10、s2，横梁一底端的卡槽卡住块状试样，外框架内壁顶端的液压千斤顶伸长推动横梁一下移时，使得块状试样与设置在试样轴二上的试样接触并压紧，同时力传感器能够输出两个试样之间的压力。

11、采用以上装置和方法，可以得到任一时刻，任一加载条件下的环/环摩擦副、环/块摩擦副试样接触处的侧面受力状态，配合dic应变仪或x射线应力仪即可测量试样接触处侧面的应力场和应变场。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

13、本发明设置有横梁一机构以及横梁二机构使得试样的侧面漏出，并通过液压千斤顶控制特定试验力下试样间的滚动、滑动摩擦时的应力应变；通过液压千斤顶以及力传感器的配合，能够更精准的调整试验所需的任一大小的正应力和摩擦力。本发明中的试样的状态完全与疲劳试验机及摩擦磨损试验机上的状态相同，并且本发明加载条件下试样的接触处侧面暴露出来，可以用于dic应变仪以及x射线应力仪的测量。

技术特征：

1.一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验装置，其特征在于，包括外框架(1)，所述外框架(1)两侧均设置有凹槽一，所述外框架(1)内固定设置有下试样机构，所述外框架(1)内位于下试样机构上方滑动设置有上试样机构，所述外框架(1)内壁顶端以及凹槽一内均设置有力传感器(2)，所述力传感器(2)上均固定设置有液压千斤顶(7)。

2.根据权利要求1所述的一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验装置，其特征在于：所述上试样机构包括横梁一(4)以及试样轴一(3)，所述横梁一(4)上横向设置有阶梯孔，所述横梁一(4)底端设置有卡槽，用于固定设置块状试样(9)，两个所述横梁一(4)间的阶梯孔处贯穿设置有试样轴一(3)，所述试样轴一(3)上位于两个所述横梁一(4)外均设置有试样(8)，两个所述横梁一(4)两端滑动设置在外框架(1)两侧的凹槽一内。

3.根据权利要求1所述的一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验装置，其特征在于：所述下试样机构包括横梁二(6)、旋转顶杆以及试样轴二(5)，所述横梁二(6)上横向设置有阶梯孔，所述横梁二(6)底部沿纵向设置有凹槽二，且所述凹槽二与所述阶梯孔相连通，两个所述横梁二(6)间的阶梯孔处贯穿设置有试样轴二(5)，所述旋转顶杆的一端通过凹槽二固定在试样轴二(5)上，所述试样轴二(5)上位于两个横梁二(4)外均设置有试样(8)，两个所述横梁二(6)两端固定设置在凹槽一内。

4.根据权利要求1所述的一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验装置，其特征在于：所述试样(8)为环形试样。

5.一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验方法，采用权利要求1-4任一项所述的测定装置实现，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于测定摩擦副应力、应变场的实验装置及方法，属于测量设备技术领域，包括外框架，外框架两侧均设置有凹槽一，外框架内固定设置有下试样机构，外框架内位于下试样机构上方滑动设置有上试样机构，外框架内壁顶端以及凹槽一内均设置有力传感器，力传感器上均固定设置有液压千斤顶；本发明设置有横梁一机构以及横梁二机构使得试样的侧面漏出，并通过液压千斤顶控制特定试验力下试样间的滚动、滑动摩擦时的应力应变。

技术研发人员：岑耀东,徐传娟,王海燕,包喜荣,李振亮,王晓东,张建飞
受保护的技术使用者：内蒙古科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17