專利名稱：一種金屬薄壁管材試樣軸向拉壓疲勞試驗夾具的制作方法
技術領域：
本發明是一種金屬薄壁管材試樣軸向拉壓疲勞試驗夾具，用于電磁 諧振式高頻疲勞試驗機的金屬薄壁管材試樣軸向拉壓疲勞試驗，屬于產 品的結構及成型技術領域。
背景技術：
目前的疲勞試驗機只配備了平板、棒材試樣的夾具，而直接從金屬 管材上取樣的疲勞試樣是帶有一定弧度的曲面薄壁試樣如直接采用平板 夾具夾持試樣勢必會造成薄壁曲面變形無法進行試驗。因而要進行帶有 一定弧面的薄壁試樣的疲勞試驗必須設計一副夾具，該夾具即要保證夾 持試樣時試樣不發生變形，還要保證試樣裝夾后電磁諧振式高頻疲勞試 驗機能夠正常啟振。
目前的高頻疲勞試驗機主要以電磁諧振式疲勞試驗機為主，采用共
振原理，試驗頻率一般在70 150Hz之間主要取決于試樣的剛度，剛度
好則試驗頻率高。但該試驗機的夾具設計較復雜，夾具除需保證夾緊試 樣后試樣不發生變形，還要能使試驗機正常啟振，這就要求夾具夾緊試 樣后試樣的重心與試驗機的加載軸在一條直線上，否則試驗機無法正常 啟振或啟振后試驗頻率較低或載荷遲遲不能加載到規定水平影響試驗精 度。目前電磁諧振式高頻疲勞試驗機的平板試樣裝夾是通過扦緊夾具兩
側的3 5個內角螺釘將夾具內的兩個楔形夾塊頂死，從而達到夾緊試樣 的目的。板材夾具的尺寸較大且加工工藝復雜，如果重新加工一副板材 夾具非常費時、費力。
發明內容
本發明正是針對現有裝置存在的缺點而設計提供了一種金屬薄壁管 材試樣軸向拉壓疲勞試驗夾具，該夾具可以在高頻疲勞試驗機上進行從 薄壁管材上取樣的高頻疲勞試驗，進行帶有一定弧度曲面薄壁管材試樣 的高頻疲勞試驗。該夾具能使試樣被夾緊后不發生變形，且保證試驗機 正常啟振滿足試驗載荷的精度要求。
為了盡量簡化夾具加工量，本發明是在現有試驗機板材夾具的基礎
上通過改造部分部件而達到試驗要求的。通過改造夾具內與試樣相接觸 的兩個活動楔型夾塊的方法來實現曲面夾具的設計。即設計兩個楔型夾 塊，夾塊與板材夾具接觸的部位與原夾具的楔塊尺寸一致，以達到與原 板材夾具相匹配的目的，楔塊與試樣接觸的面進行改造設計，將原來的 平面按管材薄壁試樣的曲度分別設計成一個凸面和一個凹面，以保證兩 個夾塊夾緊后試樣弧面不發生變形。同時計算弧面試樣的重心，通過改 變兩個夾塊的厚薄保證試樣被夾緊后試樣的重心與試驗機加載線在同一 直線上。
本發明技術方案的具體內容是
該種金屬薄壁管材試樣軸向拉壓疲勞試驗夾具，它與高頻疲勞試驗 機的板材夾具相匹配，其特征在于它是由一對分別具有凹、凸面的楔 型夾塊構成，具有凹、凸面的楔型夾塊與管材薄壁試樣接觸的面依據試 樣的具體弧度設計成一個凹面和一個凸面，帶凸面的楔型夾塊的厚度大 于帶凹面的楔型夾塊，凹凸面夾緊后，其弧面的重心正好位于兩楔型夾 塊整體的1/2處。
本發明技術方案是對現有裝置上的一副楔型夾塊進行了重新設計， 該夾塊能夠與高頻疲勞試驗機原有的板材夾具相匹配，以最大化的減少 夾具改造工作量。楔型夾塊共四個面，其中三個面與板材夾具接觸，一 個面與試樣接觸。與板材夾具接觸的三個面之間的角度完全與原夾具楔 塊相同，以實現楔塊與原夾具的匹配。與試樣接觸的面按試樣弧面形狀 將一個楔塊設計成凹面，另一個楔塊設計成凸面，以保證兩楔塊夾緊后 試樣弧面不發生變形。圓弧面的重心一般位于距圓弧頂點1/2圓弧高度 至3/4圓弧高度之間，因此設計時將具有凹面楔塊的水平基準面寬度適 當減小，將具有凸面楔塊的水平基準面適當加寬，減小與加寬尺寸相同， 具體尺寸為弧面重心距弧面底部的距離。經過改進設計后的兩楔塊夾緊 后薄壁管材試樣的重心恰好位于夾具的中心處，使試驗機能夠正常啟振 且獲得較高頻率。
圖1為本發明楔型夾塊的結構示意圖
圖2為本發明楔型夾塊夾緊時中心線位置的示意圖
圖3為本發明楔型夾塊裝夾薄壁管材試樣的結構示意圖
具體實施例方式
以下將結合附圖和實施例對本發明裝置作進一步地詳述-
參見附圖1 3所示，該種金屬薄壁管材試樣軸向拉壓疲勞試驗夾具，
能夠與高頻疲勞試驗機的板材夾具相匹配，其特征在于它是由一對分 別具有凹、凸面的楔型夾塊1、 2構成，具有凹、凸面的楔型夾塊1、 2
與管材薄壁試樣接觸的面依據試樣的具體弧度設計成一個凹面3和一個 凸面4，帶凸面的楔型夾塊2的厚度大于帶凹面的楔型夾塊1，凹凸面夾 緊后，其弧面的重心正好位于兩楔型夾塊l、 2整體的l/2處。
楔型夾塊為柱狀，橫截面為四邊形四條邊之間的角度分別為90°、 60 °、 90°、 120°，與試樣相接觸的面為60。與90。夾角之間的面，其他三個 面與夾具相接觸。夾塊與試樣接觸面的中心分別為一個凹面3和一個凸 面4，具體的弧度與試樣弧面相同。具有凸面4的凸面楔型夾塊2較厚， 目的是試樣夾緊后重心恰好位于試驗機的中心線。裝夾試樣時將試樣放 置于兩楔型夾塊中間，通過上下移動楔型夾塊調節兩夾塊之間的間隙， 使夾塊的四個面分別與試樣和試驗機完全接觸，同時保證試樣長度方向 的中心線位于夾塊弧面的中心線。分別擰緊板材夾具上的兩側固緊螺栓， 將兩楔塊頂死，使試樣牢牢的被兩個夾塊夾緊，注意螺栓擰緊過程兩側 逐漸輪流加力，確保兩個夾塊與試樣之間不要發生錯動和移位。
本發明產品具有結構簡單、方便、實用，可以實現寬頻率范圍 內的金屬材料拉壓疲勞試驗，對試驗結果不產生影響，能真實地反映出 材料的拉壓疲勞性能。
權利要求
1.一種金屬薄壁管材試樣軸向拉壓疲勞試驗夾具，該夾具與高頻疲勞試驗機的板材夾具相匹配，其特征在于它是由一對分別具有凹、凸面的楔型夾塊(1)、(2)構成，具有凹、凸面的楔型夾塊(1)、(2)與管材薄壁試樣接觸的面依據試樣的具體弧度設計成一個凹面(3)和一個凸面(4)，帶凸面的楔型夾塊(2)的厚度大于帶凹面的楔型夾塊(1)，凹凸面夾緊后，其弧面的重心正好位于兩楔型夾塊(1)、(2)整體的1/2處。
全文摘要
本發明是一種金屬薄壁管材試樣軸向拉壓疲勞試驗夾具，它是由一對分別具有凹、凸面的楔型夾塊構成，它與高頻疲勞試驗機的板材夾具相匹配，其特征在于它是由一對分別具有凹、凸面的楔型夾塊構成，具有凹、凸面的楔型夾塊與管材薄壁試樣接觸的面依據試樣的具體弧度設計成一個凹面和一個凸面，帶凸面的楔型夾塊的厚度大于帶凹面的楔型夾塊，凹凸面夾緊后，其弧面的重心正好位于兩楔型夾塊整體的1/2處。采用該夾具大大減少了夾具加工、改造的工作量。可在現有高頻疲勞試驗機上實現金屬薄壁管材試樣的軸向拉壓高頻疲勞試驗。
文檔編號G01N3/04GK101358915SQ200810167020
公開日2009年2月4日 申請日期2008年10月9日 優先權日2008年10月9日
發明者劉建中, 葉序彬, 胡本潤, 郭洪全 申請人:中國航空工業第一集團公司北京航空材料研究院