一种侧向振动与轴向叠加疲劳试验装置的制作方法

本发明属于板材试验件的疲劳测试领域，特别涉及一种侧向振动与轴向叠加疲劳试验装置。

背景技术：

1、民用直升机在服役过程中，部分重要零部件存在局部振动疲劳载荷与常规疲劳载荷叠加工况，即所述零部件中存在多轴疲劳的情况，多轴疲劳估算方法主要基于三个准则：第一个是最大主应力/应变准则。该准则认为即使在多轴应力状态下，材料的损伤也主要由于最大主应力(主应变)造成的，而与其他因素无关。第二个是von mises等效应力/应变准则，该准则认为在多轴应力应变状态下，材料的损伤主要由von mises等效应力和应变所控制。第三个是tresca最大切应力/切应变准则，这种理论把损伤简单归结为只由最大切应力/切应变控制。对于比例加载情况，这些准则是有效的，且简单实用。但在非比例加载情况下，尤其是静水压力影响疲劳寿命时，上述准则都不能给出较好的预测结果。因此这些等效应变/应力理论不能很好地应用于非比例加载下的多轴寿命估算。

2、在实际工程应用过程中，直升机重要零部件疲劳寿命往往都是处于非比例加载下的多轴疲劳状态。由此，为了系统研究振动疲劳载荷与常规疲劳载荷作用下的直升机重要零部件疲劳寿命，需要设计一种侧向振动与轴向常规叠加疲劳试验方法。

技术实现思路

1、为了对板材试验件的非比例加载下的振动疲劳载荷与常规疲劳载荷叠加工况的多轴寿命进行估算，本发明提供了一种侧向振动与轴向常规叠加疲劳试验方法。

2、本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。

3、通过一种侧向振动与轴向叠加疲劳试验装置一种侧向振动与轴向叠加疲劳试验装置，其特征在于，用于测量或预待测试验件的多轴疲劳寿命，所述试验件包括第一夹持段和第二夹持段，以及设置在所述第一夹持段和所述第二夹持段之间的工作段，所述侧向振动与轴向叠加疲劳试验装置包括：

4、上夹持组件，用于夹持试验件的所述第一夹持段，并与疲劳试验机的第一作动件通过销轴连接，所述疲劳试验机向所述试验件提供轴向作动方式；

5、下夹持组件，用于夹持试验件的所述第二夹持段，并与疲劳试验机的第二作动件通过销轴连接，所述疲劳试验机向所述试验件提供轴向作动方式；

6、激振组件，包括激振杆和激振器，在所述试验件的工作段上设有安装孔，所述激振杆的第一端贯穿所述试验件的安装孔后经螺栓固定，所述激振杆垂直于所述试验件，所述激振器经所述激振杆向所述试验件提供设定方式的侧向作动方式。

7、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，在所述激振器下方设有支撑座，所述激振器高度和方向可通过支撑座进行调节，激振器高度位置调整到位后通过锁紧螺母进行固定。

8、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述疲劳试验机的第一作动件包括第一液压夹头，所述第一液压夹头夹持第一安装杆，所述第一安装杆连接所述上夹持组件；

9、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述疲劳试验机的第二作动件包括第二液压夹头，所述第二液压夹头夹持第二安装杆，所述第二安装杆连接所述下夹持组件；

10、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述第二液压夹头设置在疲劳试验机的基座底板上，在所述基座底板上设有轨道，所述第二液压夹头可以在所述轨道内滑动。

11、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述试验件的安装孔的位置为所述工作段的中心点；

12、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述激振杆经螺母与所述安装孔连接，在所述试验件与所述螺母之间设有缓冲垫；

13、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述缓冲垫为硅胶垫或平垫圈。

14、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述实验装置还包括实验参数调节组件，所述实验参数调节组件包括轴向作动调节件和侧向作动调节件，

15、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述轴向作动调节件调节所述疲劳试验机的应力和试验频率，所述侧向作动调节件调节所述激振组件的力值和试验频率。

16、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述轴向作动调节件调节所述疲劳试验机的最大应力为所述试验件的屈服强度的0.7～0.9倍；

17、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述轴向作动调节件调节所述疲劳试验机的试验频率为所述试验件固有频率的0.5～0.7倍。

18、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述轴向作动方式的采用应力控制，应力比r＝0.8；所述侧向作动方式的采用力值控制，应力比r＝-1。

19、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述试验件为7050-t7451板材，所述轴向作动方式的轴向力的数值选择为360～550mpa，10～70hz；所述侧向作动方式的侧向力的数值选择为0～120n，50～70hz。

20、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述实验装置还包括温度控制组件，所述温度控制组件包括温度测量件和风机，所述温度测量件置于所述试验件的工作段处，用于测量所述试验件工作段的温度，所述风机正对所述工作段设置，在所述温度测量件测量的温度超过60℃时，加大所述风机提供的冷却风量。

21、上述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置中，所述实验装置还包括试验停止控制组件，在所述试验件断裂或试验频率变化超过±5％或所述试验件完好但循环次数达到1×106时，所述试验停止控制组件控制所述疲劳试验机和所述激振组件停止作动。

22、借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

23、1)本发明通过上夹持组件和下夹持组件的共同作用，将轴向应力集中在试验件的工作段，在工作段上叠加侧向振动，从而实现所述工作段同时承受轴向常规疲劳载荷和侧向振动疲劳载荷叠加作用，两种载荷叠加作用下试验件最大应力处应位于工作段，通过拟合公式实现对非等比例加载下的多轴寿命进行估算。

24、2)本发明通过进一步限定轴向作动和侧向作动的参数，并且在所述轴向作动方式稳定后再施加侧向作动方式，能够避免所述试验件在叠加疲劳实验的刚开始就发生断裂的状况。

25、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种侧向振动与轴向叠加疲劳试验装置，其特征在于，用于测量或预待测试验件的多轴疲劳寿命，所述试验件包括第一夹持段和第二夹持段，以及设置在所述第一夹持段和所述第二夹持段之间的工作段，所述侧向振动与轴向叠加疲劳试验装置包括：

2.根据权利要求1所述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的侧向振动与轴向叠加疲劳试验装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的侧向振动与轴向叠加疲劳试验装置，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的侧向振动与轴向常规疲劳试验装置，其特征在于，

技术总结
本发明属于板材试验件的疲劳测试领域，特别涉及一种侧向振动与轴向叠加疲劳试验装置。所述叠加疲劳试验装置包括：上夹持组件、下夹持组件和激振组件，所述上夹持组件和下夹持组件用于夹持试验件，并与疲劳试验机通过销轴连接，所述疲劳试验机向所述试验件提供轴向作动方式；所述激振组件包括激振杆和激振器，在所述试验件的工作段上设有安装孔，所述激振杆的第一端贯穿所述试验件的安装孔后经螺栓固定，所述激振杆垂直于所述试验件，所述激振器经所述激振杆向所述试验件提供设定方式的侧向作动方式。本发明将轴向应力集中在试验件的工作段，所述工作段同时承受轴向常规疲劳载荷和侧向振动疲劳载荷叠加作用，实现对非等比例加载下的多轴寿命估算。

技术研发人员：廖云飞,崔韦,何丁妮,潘直方,刘建中
受保护的技术使用者：上海航空材料结构检测股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/14