[发明专利]一种点接触式微动疲劳试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微动疲劳试验装置，特别涉及一种点接触式微动疲劳试验装置及试验方法。

背景技术

在工程实际中，零构件的损伤往往来源于拉扭复合微动疲劳的作用，因此设计多参数可调的点接触式微动疲劳装置研究拉压、扭转和拉扭复合微动疲劳零构件的损伤行为，找到模型上危险区域和避免损伤造成的危害是十分必要的。目前，对微动疲劳的研究基本都是以实验的方式进行的，定性地通过实验来得出一些规律，从而应用到工程实际中。对于微动疲劳实验研究，多集中在拉压微动疲劳和扭转微动疲劳且多采用实物研究或面接触的方式进行研究，而拉扭复合微动疲劳模式比较罕见，而实际工况中零构件承受单一的拉压应力或者扭转应力的情况却比较少见。

在微动疲劳实验研究中，存在着许多形式不一和研究对象不一的微动试验设备，国际上还没有统一标准的试验台。微动疲劳是微动磨损和疲劳联合作用的过程,涉及到摩擦磨损、疲劳和腐蚀三种失效形式，影响微动疲劳的主要因素有接触应力、频率、位移幅值和应力幅值等；研究微动疲劳必须结合摩擦学理论和疲劳理论，对于微动疲劳实验研究，多集中在拉压微动疲劳和扭转微动疲劳且多采用实物研究或面接触的方式进行研究，这样能够较好运用疲劳理论，而摩擦学理论的运用相对困难,无法对微动磨损中粘着区、滑移区和张开区进行研究。同时拉扭复合微动疲劳模式比较罕见，采用实物研究或者面接触的方式不能更好的进行理论研究。而现有技术不能较好解决设备的问题，对于微动疲劳理论的深入研究将受到制约。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种在MTS809型拉扭组合电液伺服材料试验机基础上设计的点接触式微动疲劳试验装置，能够使试样接触表面产生微幅相对运动并对试样接触表面施加法向压力，形成点接触的方式以更好使用摩擦学和疲劳断裂的方式对其进行研究。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种点接触式微动疲劳试验装置，包括与试样直接接触的微动桥，环面与试样轴向垂直的加载环，穿过加载环环壁与微动桥接触的加载螺栓，和设置在加载环内的装配框，所述试样穿过加载环的环面中心，所述微动桥上与试样的接触面处设置有凸弧面形的微动桥脚，所述加载环或加载螺栓上设置有应变片并连有应变仪。

作为优选，所述装配框的一对称侧面中空贯穿，所述中空贯穿腔用来放置微动桥，沿装配框上下面中心连线开有能让试样穿过的孔；通过装配框来固定微动桥的位置以及微动桥和试样之间的相对位置；装配框装在试样上，利用中空贯穿腔的一面来放置微动桥，保证两微动桥在同一平面且受到的接触应力一致。

作为优选，所述微动桥为长条形方块，微动桥的数量为两个，所述微动桥受装配框固定均匀对称地压在试样的两边，每块微动桥上的凸弧面形的微动桥脚的数量为两个且均匀布置；两个微动桥均匀地设置在试样的两边，使试样两个方向受力均匀，而呈凸弧面形的微动桥脚，实现微动桥与试样的点接触形式，用于研究点接触式微动疲劳。

作为优选，所述加载环环壁上均布开有四个螺纹孔，螺纹孔的中心线与加载环中心线垂直；四个螺纹孔用于安装加载螺栓和固定加载环及整个装置。

作为优选，所述加载螺栓的数量为两个，加载螺栓穿过加载环环壁上对称的两螺纹孔与微动桥接触；加载螺栓穿过螺纹孔与微动桥接触，旋转调节加载螺栓即可改变螺栓对微动桥施加的压力大小，进而改变微动桥与试样点接触应力。

作为优选，所述加载环上与安装加载螺栓孔对称的两孔外设置有固定支持板，所述固定支持板长度方向与试样轴向垂直，通过螺栓将加载环与固定支持板连接，固定支持板两端与疲劳试验机的固定竖直轴固定连接；固定支持板用于将整个点接触式微动疲劳装置固定。

作为优选，所述加载螺栓的螺纹段设置在螺栓端部与加载环接触的部分，螺纹段的长度与加载环、试样以及微动桥的尺寸相适应；螺纹段的位置和长度根据加载环、试样和微动桥的具体尺寸确定。

一种点接触式微动疲劳试验方法，实验前对试样和微动桥桥脚用超声清洗，将经过超声清洗的试样上部夹持在疲劳试验机的上夹具上，再将下夹具与高精低速转动台通过螺纹固定，且下夹具的夹持腔的垂向中心线与高精低速转动台旋转轴对中；将微动桥与试样紧密接触，同时给一定的预压力固定试样和微动桥的接触部位，将试样固定在微动桥的中心位置，装配装配框，以固定微动桥的位置，装配粘贴好应变片并连接好应变仪的加载环和加载螺栓；用下夹具夹持试样的下部；