一种材料剪切疲劳性能测试装置制造方法及图纸

一种材料剪切疲劳性能测试装置，专用于材料剪切疲劳性能测试方法；其结构如下：中间部分是大圆柱体结构，两端为试验机夹持端，即小圆柱A(10)和小圆柱B(11)，共同构成同轴的整体结构；材料剪切疲劳性能测试装置中，上剪切偶(1)、下剪切偶(2)二者为中心对称结构且以中心对称的形式结合成一个整体布置在一起，样品槽(9)布置在大圆柱沿轴线方向的中心位置处其同时还垂直于大圆柱的轴向且是一个贯穿大圆柱直径的通槽结构。本实用新型专利技术突破现有技术瓶颈，装置简单，易操作，成本低，适用范围广，技术效果优良；在此基础上还可以拓展得到更多的延伸应用。本实用新型专利技术具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

【技术实现步骤摘要】
一种材料剪切疲劳性能测试装置
本技术涉及材料剪切疲劳性能测试的技术方案设计和应用
，特别提供了一种材料剪切疲劳性能测试装置。
技术介绍
现有技术中，在材料科学尤其是金属构架的工程应用领域，“剪切疲劳”是指构件受到交变的剪切力的作用而产生的疲劳损坏。在实际工况中，螺栓、焊点、齿轮、铆钉和链接键等很多构件都会受到交变的剪切力的作用，测定这些构件的剪切疲劳性能，能对工程实际给出实验依据。现有技术的测试实践中，针对材料的剪切疲劳性能测试方法非常有限，且相关方法的适用对象通常都较为单一，不具有普适性；而且对于一般材料的剪切疲劳性能测定还没有行之有效的方法。对于通常的轴向拉伸和轴向压缩疲劳，样品两端会设置螺纹或者试验机可以直接夹持样品，使得样品和试验机构成一个整体结构，这样便于在施加交变载荷时，避免出现常见的空行程阶段从而避免实验的误差。但是上述说法基本只限于理论存在；因为对于材料的剪切疲劳测定而言，样品很难与试验机构成一个整体。关键问题就是在样品与试验机或实验装置之间存在间隙，这必然使得在交变载荷的作用下，不断会有空行程的出现，造成交变载荷的施加与实际值不符，这也是材料剪切疲劳性能测试的一个瓶颈。由于样品与试验机或试验装置之间有间隙，在交变载荷的加载过程中，受到剪切力作用的截面也会实时变化，进而只能得出偏差很大的疲劳寿命。现有技术中，名为“一种螺栓剪切疲劳试验夹具装置”，公开号为CN202582991U的中国专利申请文件披露了一种可用装置，其中：由于样品本身就是螺栓，可以固定于螺纹孔内，使得被检测样品与试验装置形成一体化结构，这有效地避免了间隙的存在。但是这种装置存在很大局限性，其只适用于螺栓结构的样品，而且，由于螺栓表面存在螺纹结构，必然引入了缺口，导致受力时会形成应力集中，造成样品的早期断裂，因此这种螺纹的样品无法推广到其他更具一般性的工况。实际工程中，需要一种简单而且行之有效的方法来测定材料的剪切疲劳性能，但是目前还没有可行的方法，因此，人们迫切希望获得一种技术效果优良的适用于材料剪切疲劳性能的测试装置。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种技术效果优良且适用于材料剪切疲劳性能测试的装置。以便能很好地解决现有技术的缺陷，能实现真实地测定材料的剪切疲劳性能。本技术一种材料剪切疲劳性能测试装置，专用于材料剪切疲劳性能测试方法；其特征在于：材料剪切疲劳性能测试装置所用材料的硬度要求不低于500HV；也就是在交变的剪切载荷加载的过程中，剪切装置是刚性的，没有宏观弹性变形；材料剪切疲劳性能测试装置的整体结构如下：其中间部分是大圆柱体结构，两端为小圆柱A10和小圆柱B11，小圆柱A10和小圆柱B11是疲劳装置的试验机夹持端；共同构成同轴的整体结构；其中：整体结构的材料剪切疲劳性能测试装置又分为两部分：上剪切偶1、下剪切偶2；上剪切偶1、下剪切偶2二者为中心对称结构且以中心对称的形式结合成一个整体布置在一起；二者之间的结合面为平行于大圆柱轴向的截面；样品槽9布置在大圆柱沿高度方向的中心位置处其同时还垂直于大圆柱的轴向且是一个贯穿大圆柱直径的通槽结构；材料剪切疲劳性能测试装置中还设置有上活动剪切刃6、下活动剪切刃A7和下活动剪切刃B8；样品槽9与上活动剪切刃6共同构成上剪切偶的活动仓A12，样品槽9与下活动剪切刃A7共同构成下剪切偶的活动仓B13，样品槽9与下活动剪切刃B8共同构成下剪切偶的活动仓C14，活动仓A12，活动仓B13和活动仓C14与样品槽9平行布置其同时还垂直于材料剪切疲劳性能测试装置中的大圆柱体结构的轴向；上活动剪切刃6、下活动剪切刃A7和下活动剪切刃B8配合构成能够作用于样品横截面的剪切面；所述材料剪切疲劳性能测试装置在材料剪切疲劳性能测试方法应用时的具体过程是：首先按照要求装配剪切疲劳样品：装配后使得上活动剪切刃6、下活动剪切刃A7和下活动剪切刃B8都与样品紧密贴合；保证样品与材料剪切疲劳性能测试装置构成一体化结构，保证疲劳试验机在施加交变载荷时不会有空行程，而且垂直于加载方向不会发生位移，使得受到交变剪切力作用的截面保持不变；实验过程中，试验机实时作用在材料剪切疲劳性能测试装置上的交变载荷完全转化为材料剪切疲劳性能测试装置作用在样品上的交变剪切载荷；最后将装好样品的材料剪切疲劳性能测试装置固定在疲劳试验机上，设定相应的载荷与频率，进行剪切疲劳实验。本技术所述材料剪切疲劳性能测试装置，优选要求保护的内容是：上剪切偶1、下剪切偶2上还设置有与小圆柱A10和小圆柱B11轴向平行的孔结构，孔内设置有螺纹连接件；上剪切偶1上设置有与小圆柱轴线同轴的孔结构，孔内设置有螺纹连接件：螺栓A3；下剪切偶2上设置有两个与小圆柱轴线平行的孔结构，孔内设置有螺纹连接件：螺栓B4和螺栓C5；旋转调整螺栓A3、螺栓B4和螺栓C5能够使得上活动剪切刃6、下活动剪切刃A7和下活动剪切刃B8均与样品紧密贴合；保证样品与材料剪切疲劳性能测试装置构成一体化结构，保证疲劳试验机在施加交变载荷时不会有空行程，而且垂直于加载方向不会发生位移，使得样品受到交变剪切力作用的截面保持不变。样品槽9宽度的相对面和厚度相对面的平行度不大于40μm；在材料剪切疲劳性能测试方法中，在进行剪切疲劳实验时，如果材料剪切疲劳性能测试装置的上剪切偶1固定，下剪切偶2上下往复运动施加交变剪切载荷。在下剪切偶2向上运动的过程中，样品受力如图8所示；在下剪切偶2向下运动的过程中，样品受力如图9所示。如果下剪切偶2固定，上剪切偶1上下往复运动施加交变剪切载荷，则样品的受力刚好相反。样品任意承受剪切力的截面所受到的剪切应力τ与试验机加载的载荷F关系如下①式中w和b分别代表样品的宽度和厚度，如图10所示。所述材料剪切疲劳性能测试装置中，采用线切割的方法在大圆柱沿高度方向的中心位置垂直于轴线处设置有一个贯穿直径方向的样品槽9，样品槽9与装置的轴线垂直，且样品槽9宽度的相对面和厚度的相对面的平行度不大于40μm；然后采用线切割的方法将圆柱切为两个剪切偶；对于上剪切偶1，继续采用线切割，在原始的样品槽9基础上向上扩孔，切出的料作为上活动剪切刃6，上剪切偶1的小圆柱端设置有向下的孔；螺栓A3的下端与上活动剪切刃6接触；对于下剪切偶2，继续用线切割，在原始的样品槽9基础上向下扩孔，切出的料作为下活动剪切刃A7以及下活动剪切刃B7。然后从下剪切偶2的小圆柱B11与大圆柱连接面的中间位置向上钻孔(两个位置)，最后制备出螺栓B4和螺栓B5，螺栓B4和螺栓B5的上端分别与下活动剪切刃A7和下活动剪切刃B8接触；最后用砂纸打磨两个剪切偶的接触面，使得上剪切偶1与下剪切偶2接触面的粗糙度不大于10μm；得到的材料剪切疲劳性能测试装置的形状如附图1-7所示；样品槽9的宽度和厚度是可调的，具体在实施方案时可根据实际的产品或构件的尺寸来确定样品的尺寸，进而确定样品槽(9)的尺寸。对于某些尺寸过大的构件可以在构件上截取尺寸适合的样品。所以，此材料剪切疲劳性能测试装置可以用来测定各种尺寸的产品和构件的剪切疲劳性能，因此，此种剪切疲劳测试方法适用范围非常广。剪切疲劳样品为长方体形，其形状和尺寸如图10所示。图10中剪切疲劳样品的宽度和厚度是与材料剪切疲劳性能测试装置的样品槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种材料剪切疲劳性能测试装置，专用于材料剪切疲劳性能测试方法；其特征在于：材料剪切疲劳性能测试装置的整体结构如下：其中间部分是大圆柱体结构，两端为小圆柱A(10)和小圆柱B(11)，小圆柱A(10)和小圆柱B(11)是材料剪切疲劳性能测试装置的试验机夹持端；共同构成同轴的整体结构；其中：整体结构的材料剪切疲劳性能测试装置又分为两部分：上剪切偶(1)、下剪切偶(2)；上剪切偶(1)、下剪切偶(2)二者为中心对称结构且以中心对称的形式结合成一个整体布置在一起；样品槽(9)布置在大圆柱沿轴线方向的中心位置处，其同时还垂直于大圆柱的轴向，且是一个贯穿大圆柱直径的通槽结构；材料剪切疲劳性能测试装置中还设置有上活动剪切刃(6)、下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)；样品槽(9)与上活动剪切刃(6)共同构成上剪切偶的活动仓A(12)，样品槽(9)与下活动剪切刃A(7)共同构成下剪切偶的活动仓B(13)，样品槽(9)与下活动剪切刃B(8)共同构成下剪切偶的活动仓C(14)，活动仓A(12)，活动仓B(13)和活动仓C(14)与样品槽(9)平行布置其同时还垂直于材料剪切疲劳性能测试装置中的大圆柱体结构的轴向；上活动剪切刃(6)、下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)配合构成能够作用于样品横截面的剪切面。...

【技术特征摘要】
1.一种材料剪切疲劳性能测试装置，专用于材料剪切疲劳性能测试方法；其特征在于：材料剪切疲劳性能测试装置的整体结构如下：其中间部分是大圆柱体结构，两端为小圆柱A(10)和小圆柱B(11)，小圆柱A(10)和小圆柱B(11)是材料剪切疲劳性能测试装置的试验机夹持端；共同构成同轴的整体结构；其中：整体结构的材料剪切疲劳性能测试装置又分为两部分：上剪切偶(1)、下剪切偶(2)；上剪切偶(1)、下剪切偶(2)二者为中心对称结构且以中心对称的形式结合成一个整体布置在一起；样品槽(9)布置在大圆柱沿轴线方向的中心位置处，其同时还垂直于大圆柱的轴向，且是一个贯穿大圆柱直径的通槽结构；材料剪切疲劳性能测试装置中还设置有上活动剪切刃(6)、下活动剪切刃A(7)和下活动剪切刃B(8)；样品槽(9)与上活动剪切刃(6)共同构成上剪切偶的活动仓A(12)，样品槽(9)与下活动剪切刃A(7)共同构成下剪切偶的活动仓B(13)，样品槽(9)与下活动剪切刃B(8)共同构成下剪切偶的活动仓C(14)，活动仓A(12)，活动仓B(13)和活动仓C(14)与样品槽(9)平行布置其同时还垂直于材料剪切疲劳性能测试装置中的大圆柱体结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阁平，袁福森，刘承泽，韩福洲，张英东，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：辽宁,21