一种用于薄壁管材疲劳测试试样制造技术

本实用新型专利技术涉及力学性能测试领域，提供了一种用于薄壁管材疲劳测试试样，包括管材主体和夹持件；管材主体为管状结构，夹持件设置有两个，两个夹持件分别穿设管材主体的两端；管材主体上设置有多个大小形状相同的镂空结构，且所述镂空结构均匀环绕设置在管材主体上；管材主体包括负载部、过渡部与连接部；管材主体横截面积最小的部分为负载部，管材主体横截面积最大的部分为所述连接部，管材主体横截面积由最小到最大的过渡部分为所述过渡部。通过本实用新型专利技术的合理设置，保证了疲劳数据与实际薄壁管材性能的一致性，提高了薄壁管材疲劳寿命评估结果的准确性，可以广泛应用于不同条件下，薄壁管材的高、低周疲劳性能测试。低周疲劳性能测试。低周疲劳性能测试。

【技术实现步骤摘要】
一种用于薄壁管材疲劳测试试样


[0001]本技术涉及力学性能测试领域，特别提供一种用于薄壁管材疲劳测试试样。

技术介绍

[0002]疲劳破坏是机械部件早期的主要失效形式，据不完全统计，80％以上的零部件的失效是由疲劳引起，其中大部分会发生突然的断裂，造成的损失往往比较严重。实际工况中很多零部件都是管状的(如航空发动机中的燃油导管以及核工业中的包壳管等)，这些管状试样在服役的过程中通常会承受长期的应力或者振动，从而产生裂纹甚至发生失效断裂。因此，在管状工件在投入使用之前，要求通过疲劳试验对其疲劳性能进行研究并进行相应的设计改进，进而提高其使用安全性和使用寿命。由于许多管材试样的壁厚非常薄，很难像棒状试样或者板状试样那样加工成适用的疲劳试样，因此，大部分的管材疲劳试样采用整管试样。但是由于试样的截面积相同，导致断裂位置比较随机，从而造成了试样过程中的应变控制难以进行。为了解决这个问题，专利“一种高温合金薄壁焊接管材的疲劳试验件的制备方法”中采用的是砂纸打磨的方法制备高温合金薄壁管材疲劳试样。此方法虽然能够使得管材疲劳断裂位置在工作段(即采用砂纸打磨的部分)，并在一定程度上反应薄壁管材的疲劳性能，但是该方法却存在很多的缺点：首先，此方法难以保证减薄厚度均匀，疲劳加载时，试样很容易从减薄后管壁较薄处开裂，从而造成材料性能测试误差；其次样品表面经过打磨后，无法反应原始工件表面状态对于材料疲劳性能的影响；而且由于打磨后管材工作段的横截面面积难以计算，从而造成无法准确测量应力值。因此，上述方法无法反映真实的薄壁管材的疲劳性能。r/>
技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种用于薄壁管材疲劳测试试样，以解决现有技术中的薄壁管材试样无法真实反映管材疲劳性能的技术问题，为薄壁管材疲劳疲劳试验提供可行的设计和综合测试方法。
[0004]为了实现上述目的，本技术技术方案如下：
[0005]本技术提供了一种用于薄壁管材疲劳测试试样，包括管材主体和夹持件；管材主体为管状结构，夹持件设置有两个，两个夹持件分别穿设管材主体的两端；
[0006]管材主体上设置有多个大小形状相同的镂空结构，且所述镂空结构均匀环绕设置在管材主体上；管材主体包括负载部、过渡部与连接部；管材主体横截面积最小的部分为负载部，管材主体横截面积最大的部分为所述连接部，管材主体横截面积由最小到最大的过渡部分为所述过渡部；其中，所述过渡部包括左过渡部与右过渡部，所述连接部包括左连接部与右连接部；左连接部、左过渡部、负载部、右过渡部与右连接部在管材主体上依次设置；
[0007]夹持件的轴截面呈“凸”字形；夹持件包括大圆柱部和小圆柱部，大圆柱部和小圆柱部的中心轴线在同一条直线上；其中一个夹持件上的小圆柱部穿设左连接部，且与左连接部相配合；另一个夹持件上的小圆柱部穿设右连接部，且与右连接部相配合；管材主体的
左连接部外壁与其中一个夹持件上的大圆柱部通过角焊接连接，管材主体的右连接部外壁与另一个夹持件上的大圆柱部通过角焊接连接；
[0008]具体地，过渡部设置的目的是为了实现加载应力从夹持件平缓过渡到负载部(类似棒状试样的过渡圆弧部分)，从而避免应力集中导致的人为疲劳失效；
[0009]具体地，小圆柱部穿设连接部，与连接部相配合，可以起到支撑管材主体的目的。
[0010]进一步地，任意两个所述镂空结构均能够以管材主体的中心轴线对称。
[0011]进一步地，所述连接部的横截面积与负载部横截面积之间比值的大于等于2。
[0012]进一步地，负载部的长度L0与所述连接部外径R1之间的比值范围为2
‑
5。
[0013]进一步地，所述过渡部为圆滑过渡，且所述过渡部圆弧部分的曲率半径r与连接部外径R1之间的比值大于等于3。
[0014]进一步地，所述连接部长度L1与所述连接部外径R1之间的比值范围为2
‑
5。
[0015]进一步地，小圆柱部的长度与连接部外径R1之间的比值范围为2～5，且不小于连接部的长度L1。
[0016]具体地，小圆柱部的长度大于等于20mm。
[0017]进一步地，负载部和所述过渡部通过机加工一体成型。
[0018]进一步地，大圆柱部的外壁上设置有与疲劳试验机相配合的螺纹。
[0019]本技术还提供了一种使用所述测试试样进行疲劳测试的方法，其具体步骤如下：
[0020]步骤一：制备薄壁管材疲劳测试试样的管材本体部分，采用机加工的方法在获得负载部和过渡部；
[0021]步骤二：制备夹持件，其是用于将管材主体和测试机的塞头连接在一起；小圆柱部塞入薄壁管材后不应松动或者使管材发生变形；
[0022]步骤三，将夹持件的小圆柱部塞入管材主体后，采用手工钨极氩弧焊焊接的方式进行连接，即制得测试试样；
[0023]步骤四，将疲劳测试试样装配到疲劳试验机上，进行相应疲劳测试。
[0024]本技术提供一种用于薄壁管材疲劳测试试样，试验测试的管材本体是在原始管材上通过机加工的方式完成，使得管材本体负载部的表面状态与原始管材的表面状态相同，提高测试的真实度；且管材本体的中间负载部的横截面积大小一致，通过合理设计更加便于引伸计的夹持；而且由于负载部的横截面积小于两端连接部，可以保证疲劳断裂在负载部，保证了疲劳数据与实际薄壁管材性能的一致性，提高了薄壁管材疲劳寿命评估结果的准确性，可以广泛应用于不同条件下(温度，应力，应变水平等)，薄壁管材的高、低周疲劳性能测试。
附图说明
[0025]图1为本技术所述薄壁管材疲劳测试试样结构示意图。
[0026]图2为本技术所述薄壁管材疲劳测试试样管材主体结构示意图。
[0027]图3为本技术所述薄壁管材疲劳测试试样管材主体立体示意图。
[0028]图4为本技术所述薄壁管材疲劳测试试样夹持件结构示意图。
[0029]附图标记：1
‑
管材主体；11
‑
负载部；121
‑
左过渡部；122
‑
右过渡部；131
‑
左连接部；
132
‑
右连接部；2
‑
夹持件；21
‑
大圆柱部；22
‑
小圆柱部。
具体实施方式
[0030]实施例1
[0031]本实施例提供了一种用于薄壁管材疲劳测试试样，参考附图1
‑
4，包括管材主体1和夹持件2；管材主体1为管状结构，夹持件2设置有两个，两个夹持件2分别穿设管材主体1的两端；
[0032]管材主体1上设置有多个大小形状相同的镂空结构，且所述镂空结构均匀环绕设置在管材主体1上；管材主体1包括负载部11、过渡部与连接部；管材主体1横截面积最小的部分为负载部11，管材主体1横截面积最大的部分为所述连接部，管材主体1横截面积由最小到最大的过渡部分为所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于薄壁管材疲劳测试试样，其特征在于，包括管材主体(1)和夹持件(2)；管材主体(1)为管状结构，夹持件(2)设置有两个，两个夹持件(2)分别穿设管材主体(1)的两端；管材主体(1)上设置有多个大小形状相同的镂空结构，且所述镂空结构均匀环绕设置在管材主体(1)上；管材主体(1)包括负载部(11)、过渡部与连接部；管材主体(1)横截面积最小的部分为负载部(11)，管材主体(1)横截面积最大的部分为所述连接部，管材主体(1)横截面积由最小到最大的过渡部分为所述过渡部；其中，所述过渡部包括左过渡部(121)与右过渡部(122)，所述连接部包括左连接部(131)与右连接部(132)；左连接部(131)、左过渡部(121)、负载部(11)、右过渡部(122)与右连接部(132)在管材主体(1)上依次设置；夹持件(2)的轴截面呈“凸”字形；夹持件(2)包括大圆柱部(21)和小圆柱部(22)，大圆柱部(21)和小圆柱部(22)的中心轴线在同一条直线上；其中一个夹持件(2)上的小圆柱部(22)穿设左连接部(131)，且与左连接部(131)相配合；另一个夹持件(2)上的小圆柱部(22)穿设右连接部(132)，且与右连接部(132)相配合；管材主体(1)的左连接部(131)外壁与其中一个夹持件(2)上的大圆柱部(21)通过角焊接连接，管材主体(1)的右连...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阁平，韩福洲，郭文斌，袁福森，张英东，任杰，穆罕穆德阿里，刘承泽，顾恒飞，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：新型
国别省市：