一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及疲勞試驗技術領域，具體涉及一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發展，新材料在飛機制造中越來越多的得到應用，新材料要想在航空制造中應用就需完成各種試驗，材料彎曲疲勞試驗就是其中一項，眾所周知，材料的彎曲疲勞試驗是一項試驗周期長、試驗數據分散性大、裂紋產生不易及時發現的試驗。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法，以解決或至少減輕【背景技術】中的所存在的至少一處的問題。
[0004]本發明的技術方案是:提供一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法包含以下步驟:SI，選取應變片，將應變片粘接在試驗件上；S2，將試驗件安裝到振動臺上，并標記試驗件的夾持部位和夾緊力；S3，對試驗件進行掃頻，找出一階彎曲頻率，將共振峰后的預定幅值所對應的頻率值作為預定試驗頻率，以應變值為控制量值進行彎曲疲勞試驗，當應變值發生變化時，改變實際試驗頻率以保持應變值不變;S4，當實際試驗頻率偏離預定試驗頻率達到設定偏差時，檢查應變片，如果應變片沒有脫落，即試驗件已發生損傷，進行試驗件探傷;S5，記錄試驗件的損傷時間，并計算試驗件的彎曲次數；S6，選取一組相同試驗件，重復SI至S5;S7，繪制試驗件的彎曲次數與壽命曲線圖。
[0005]優選地，所述應變片選用箔式應變片。
[0006]優選地，所述S3中對試驗件進行掃頻時，以試驗應力加載值對應頻率的1/10進行掃頻。
[0007]優選地，所述應變片的位置按以下方法確定，
[0008]BXRXCos(0)-2XLXSin(0)-2XR = O；
[0009]S = RXSin(9)；
[0010]其中，B為試驗件的寬度;R為試驗件缺口的半徑;L為試驗件從與夾持端相對的另一端至缺口中心的距離;S為應變片偏離缺口中心的距離。
[0011]優選地，所述S3中的預定幅值為共振峰值的1/3。
[0012]優選地，所述S4中的設定偏差為5Hz。
[0013]優選地，所述S6中一組相同試驗件，每組包含10個試驗件，并分別進行所述步驟SI至S5。
[0014]優選地，所述試驗件熱處理時，先將毛坯熱處理后再加工成試驗件，熱處理會使材料的加工性能變差時，先對毛坯粗加工，熱處理后再次精加工。
[0015]優選地，所述試驗件的缺口在熱處理后加工。
[0016]優選地，所述S2中的振動臺的頻率范圍為2HZ-3000HZ。
[0017]本發明的有益效果:本發明采用振動方式對材料進行彎曲疲勞試驗，大大縮短了試驗周期，縮短了新產品的科研周期。
[0018]應變片采用箔式應變片，箔式應變片具有散熱條件好、允許電流大、橫向效應小、疲勞壽命長、生產過程簡單、適于批量生產等優點。
[0019]對試驗件進行掃頻時，以試驗應力加載值對應頻率的1/10進行掃頻，不會因振動過大對試驗件造成損傷。
[0020]預定試驗頻率設定為在共振峰值后，振動幅值為共振峰值的1/3時對應的頻率，其優點在于，振動相對比較穩定，易于試驗控制。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明的金屬材料彎曲疲勞試驗方法的流程圖；
[0022]圖2是本發明的試驗件與應變片安裝示意圖；
[0023]圖3是本發明的金屬材料彎曲疲勞試驗方法中一階彎曲頻率確定圖。
[0024]其中:1-試驗件，11-夾持部位，2-應變片。
【具體實施方式】
[0025]為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
[0026]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制。
[0027]如圖1至圖3所示，一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法，包含以下步驟:SI，選取應變片2，將應變片2粘接在試驗件I上;S2，將試驗件2安裝到振動臺上，并標記試驗件2的夾持部位和夾緊力;S3，對試驗件2進行掃頻，找出一階彎曲頻率，將共振峰后的預定幅值所對應的頻率值作為預定試驗頻率，以應變值為控制量值進行彎曲疲勞試驗，當應變值發生變化時，改變實際試驗頻率以保持應變值不變;S4，當實際試驗頻率偏離預定試驗頻率達到設定偏差時，檢查應變片2，如果應變片2沒有脫落，即試驗件I已發生損傷，進行試驗件I的探傷。S5，記錄試驗件I的損傷時間，并計算試驗件I的彎曲次數;S6，選取一組相同試驗件，重復SI至S5; S7，繪制試驗件I的彎曲次數與壽命曲線圖。
[0028]在本實施例中，應變片選用標距較小的箔式應變片。箔式應變片具有散熱條件好、允許電流大、橫向效應小、疲勞壽命長。
[0029]可以理解的是，應變片還可以選擇靈敏度較高的其它鎳鉻合金材料絲做成的應變片。
[0030]S3中對試驗件進行掃頻時，以試驗應力加載值對應頻率的1/10進行掃頻。找出一階彎曲頻率a，將共振峰后的預定幅值所對應的頻率值作為預定試驗頻率b。在本實施例中，預定幅值為共振峰值的1/3，其優點在于:該處的頻率振動比較穩定，易于實現試驗的控制。
[0031]可以理解的是，預定幅值還可以根據試驗實際情況設定，例如，在一個備選實施例中，預定幅值為共振峰值的1/2;在另一個備選實施例中，預定幅值為共振峰值的1/4。
[0032]在設定預定試驗頻率b時，首先通過掃頻找出一階彎曲頻率a，其優點是，方便確定試驗件的最大振動幅值，以便確定合適的幅值，并確定預定試驗頻率，有利于提高試驗的效率和準置信度。
[0033]應變片2的位置按以下方法確定，
[0034]BXRXCos(0)-2XLXSin(0)-2XR = O；
[0035]S = RXSin(Q);
[0036]其中，B為試驗件的寬度;R為試驗件缺口的半徑;L為試驗件從與夾持端相對的另一端至缺口中心的距離;S為應變片偏離缺口中心的距離。
[0037]S4中的設定偏差為5Hz。
[0038]可以理解的是，S4中的設定偏差值還可以根據實際情況設定。例如，在一個備選實施例中，S4中的設定偏差值為4Hz ;在另一個備選實施例中，S4中的設定偏差值為3Hz。S4中的設定偏差值的設定主要是依據當實際試驗頻率偏離預定試驗頻率時，可以確定試驗件已經損壞。
[0039]S6中一組相同試驗件，每組包含10個試驗件，并分別進行所述步驟SI至S5。將相同的多個試驗件作為一組試驗，可以提高實驗結果的置信度，使試驗結果更具有代表性。
[0040]同一組中個每個試驗件I在安裝到振動臺上時，試驗件I的夾持部位11及夾緊力應保證相等。可以提高實驗結果的置信度，使試驗結果更具有代表性。
[0041]在準備試驗件時，試驗件I熱處理時，先將毛坯熱處理后再加工成試驗件，熱處理會使材料的加工性能變差時，先對毛坯粗加工，熱處理后再次精加工。。
[0042]試驗件I的缺口在熱處理后加工。
[0043 ] S2中的振動臺的頻率范圍為2Hz-3000Hz。
[0044]最后需要指出的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于，包含以下步驟: Si，選取應變片，將應變片粘接在試驗件上； S2，將試驗件安裝到振動臺上，并標記試驗件的夾持部位和夾緊力； S3，對試驗件進行掃頻，找出一階彎曲頻率，將共振峰后的預定幅值所對應的頻率值作為預定試驗頻率，以應變值為控制量值進行彎曲疲勞試驗，當應變值發生變化時，改變實際試驗頻率以保持應變值不變； S4，當實際試驗頻率偏離預定試驗頻率達到設定偏差時，檢查應變片，并進行試驗件探傷。 S5，記錄試驗件的損傷時間，并計算試驗件的彎曲次數； S6，選取一組相同試驗件，重復SI至S5; S7，繪制試驗件的彎曲次數與壽命曲線圖。2.如權利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述應變片選用箔式應變片。3.如權利要求2所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述S3中對試驗件進行掃頻時，以試驗應力加載值對應頻率的1/10進行掃頻。4.如權利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述應變片的位置按以下方法確定， BXRXCos(0)-2XLXSin(0)-2XR=O； S = RXSin(9)； 其中，B為試驗件的寬度;R為試驗件缺口的半徑;L為試驗件從與夾持端相對的另一端至缺口中心的距離;S為應變片偏離缺口中心的距離。5.如權利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述S3中的預定幅值為共振峰值的1/3。6.如權利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述S4中的設定偏差為5Hz。7.如權利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述S6中一組相同試驗件，每組包含10個試驗件，并分別進行所述步驟SI至S5。8.如權利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述試驗件熱處理時，先將毛坯熱處理后再加工成試驗件，熱處理會使材料的加工性能變差時，先對毛坯粗加工，熱處理后再次精加工。9.如權利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述試驗件的缺口在熱處理后加工。10.如權利要求1所述的金屬材料彎曲疲勞試驗方法，其特征在于:所述S2中的振動臺的頻率范圍為2Hz-3000Hz。
【專利摘要】本發明公開了一種金屬材料彎曲疲勞試驗方法。所述金屬材料彎曲疲勞試驗方法，包含以下步驟：S1，選取應變片，將應變片粘接在試驗件上；S2，將試驗件安裝到振動臺上，并標記試驗件的夾持部位和夾緊力；S3，以應變值為控制量值進行彎曲疲勞試驗，當應變值發生變化時，改變實際試驗頻率以保持應變值不變；S4，當實際試驗頻率偏離預定試驗頻率達到設定偏差時，檢查應變片，并進行試驗件探傷。S5，記錄試驗件的損傷時間，并計算試驗件的彎曲次數；S6，選取一組相同試驗件，重復S1至S5；S7，繪制試驗件的彎曲次數與壽命曲線圖。本發明的有益效果：采用振動方式對材料進行彎曲疲勞試驗，大大縮短了試驗周期，縮短了新產品的科研周期。
【IPC分類】G01N3/32
【公開號】CN105527180
【申請號】CN201510868368
【發明人】黃志敏, 孫曉銘
【申請人】中國航空工業集團公司沈陽飛機設計研究所
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年11月30日