疲劳试样

本发明涉及疲劳试验，更具体地涉及一种疲劳试样。

背景技术：

1、疲劳失效是金属结构件在服役周期中受循环交变载荷作用下的主要失效形式，如飞机发动机叶片、轮盘，工业压力管道、容器等金属结构件的主要失效形式都是疲劳失效。对金属结构件在不同应力水平下进行疲劳测试，获取失效寿命资料，对于金属结构件的设计和失效判断具有重要意义。当下疲劳试样的设计，主要取决于疲劳试验的测试类型，试验条件设置等。现有的等截面圆柱状试样、漏洞形试样及矩形薄板等试样在新材料的设计和研发领域得到了广泛应用。以等截面圆柱状试样为例，试样仅有一个等截面直径平行段，通过疲劳测试机测试后只能得到相应的一个寿命点。已无法满足“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项所提出的“研发周期缩短一半、研发成本降低一半”的战略目标。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种疲劳试样，其可在单次疲劳试验中得到多个疲劳试验结果，从而加快疲劳测试速度、缩短材料研发周期。

2、基于上述目的，本发明提供一种疲劳试样，包括两夹持段和至少两个试样单体，各试样单体依次设置在两夹持段之间，任意两试样单体通过一个连接段相连，每个试样单体包括平行段和两过渡段，两过渡段分别设于平行段的两端，两夹持段分别与各自相邻的试样单体的过渡段相连，所述连接段的两端分别与相邻的两试样单体的过渡段相连。

3、进一步地，所述连接段的长度为所述夹持段的长度的一半。

4、进一步地，所述连接段的直径与所述夹持段的直径相同。

5、进一步地，所述夹持段外侧设有外螺纹，用于与疲劳试验机上的内螺纹相配合。

6、进一步地，所述过渡段的外表面为圆弧状。

7、进一步地，所述疲劳试样由一种材料一体成型。

8、进一步地，所述夹持段与标准试样的夹持段相同。

9、进一步地，所述试样单体与所述标准试样的试样单体相同。

10、进一步地，所述疲劳试样的断裂寿命和所述标准试样的断裂寿命满足如下关系式：

11、

12、其中，nf为标准试样的断裂寿命，l为标准试样的长度，nfc为所述疲劳试样的断裂寿命，lc为所述疲劳试样的长度，α为材料参数。

13、进一步地，所述夹持段和所述平行段均为圆柱状，所述平行段的直径小于所述夹持段的直径，所述过渡段的外表面为圆弧状，以使所述平行段和所述夹持段之间圆滑过渡。

14、本发明的疲劳试样，为一种串联形式的高通量疲劳试样，其包括多个试样单体，在疲劳试验时，各试样单体的平行段的最小截面应力大小一致，具备相同的测试条件，一次试验即可得到一个断裂试验结果和一个中断试验结果，达到高通量测试的目的；疲劳试样的试样单体的结构与标准试样的试样单体的结构相同，通过预设公式可以由疲劳试样的断裂寿命推算得到标准试样的断裂寿命，无需再对标准试样进行试验，十分方便；夹持段和标准试样的夹持段的结构相同，因此利用现有的疲劳测试机即可夹持本发明的试样，而无需设计额外的夹持和加载机构，从而降低成本。

技术特征：

1.一种疲劳试样，其特征在于，包括两夹持段和至少两个试样单体，各试样单体依次设置在两夹持段之间，任意两试样单体通过一个连接段相连，每个试样单体包括平行段和两过渡段，两过渡段分别设于平行段的两端，两夹持段分别与各自相邻的试样单体的过渡段相连，所述连接段的两端分别与相邻的两试样单体的过渡段相连。

2.根据权利要求1所述的疲劳试样，其特征在于，所述连接段的长度为所述夹持段的长度的一半。

3.根据权利要求1所述的疲劳试样，其特征在于，所述连接段的直径与所述夹持段的直径相同。

4.根据权利要求1所述的疲劳试样，其特征在于，所述夹持段外侧设有外螺纹，用于与疲劳试验机上的内螺纹相配合。

5.根据权利要求1所述的疲劳试样，其特征在于，所述过渡段的外表面为圆弧状。

6.根据权利要求1所述的疲劳试样，其特征在于，所述疲劳试样由一种材料一体成型。

7.根据权利要求1所述的疲劳试样，其特征在于，所述夹持段与标准试样的夹持段相同。

8.根据权利要求7所述的疲劳试样，其特征在于，所述试样单体与所述标准试样的试样单体相同。

9.根据权利要求8所述的疲劳试样，其特征在于，所述疲劳试样的断裂寿命和所述标准试样的断裂寿命满足如下关系式：

10.根据权利要求1所述的疲劳试样，其特征在于，所述夹持段和所述平行段均为圆柱状，所述平行段的直径小于所述夹持段的直径，所述过渡段的外表面为圆弧状，以使所述平行段和所述夹持段之间圆滑过渡。

技术总结
本发明涉及一种疲劳试样，包括两夹持段和至少两个试样单体，各试样单体依次设置在两夹持段之间，任意两试样单体通过一个连接段相连，每个试样单体包括平行段和两过渡段，两过渡段分别设于平行段的两端，两夹持段分别与各自相邻的试样单体的过渡段相连，所述连接段的两端分别与相邻的两试样单体的过渡段相连。本发明的疲劳试样，可在单次疲劳试验中得到多个疲劳试验结果，从而加快疲劳测试速度、缩短材料研发周期。

技术研发人员：王卫泽,刘朋朋,章孝琴,杨世龙,张文康,李泓辰,刘阳光,李凯斌
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/28