[发明专利]一种石墨轴向疲劳测试的方法

权利要求书

1.一种石墨轴向疲劳测试的方法，采用一种用于石墨轴向疲劳测试的设备实现，该设备包括：用于对石墨进行轴向疲劳测试的试验机，固设于试验机上用于装夹石墨样品柱体的夹头，夹头的末端连接有钳口，以及布置于试验机一侧用于测试石墨样品装夹紧固程度的锤击机构；

所述锤击机构包括用于敲击石墨样品的力锤以及贴附在夹头和柱体表面的加速度传感器；

还包括用于检测试验机的应力加荷值的应力部，应力部连接于夹头与钳口之间，所述应力部包括若干个环绕均布的应力传感器；

所述试验机上还固设有用于驱动夹头转动的回转部，回转部用于在锤击机构的敲击过程中带动柱体在设定角度内往复回转；

还包括固设于锤击机构中并平行于柱体的导轨，导轨上固设有用于带动力锤沿导轨往复移动于柱体两端定位轴段位置的牵引部，牵引部的两端关于测量轴段的中心对称分布有固连的两个力锤；

其特征在于，该测试的方法包括：

S10、样品制作：在石油焦和沥青焦的混合物中加入黏结剂并混合，并采用模具经压制或振动成型为柱体，最后经高温石墨化形成人造核级石墨的样品，并加工成带阶梯轴段的柱体；

所述石墨样品柱体上的阶梯轴段包括：

定位轴段，开设于柱体的中段并与柱体的柱面间形成第二过渡弧；

测量轴段，开设于所述定位轴段中部并与定位轴段的柱面间形成第一过渡弧；

S20、疲劳测试：取若干个经S10成型的石墨样品，将柱体的轴向两端装夹在试验机的夹头上，接着试验机对测试样品施加循环的拉力加荷，测试样品的疲劳极限以及有效寿命参数；

S30、数据分析：根据在疲劳测试中记录的应力水平以及循环周次的数据，采用S-N曲线、条件疲劳寿命以及等寿命曲线中的一种或多种计算拟合样品的轴向疲劳性能；

所述疲劳测试还包括：

装夹检测工序，样品装夹后，夹头外侧的锤击机构通过力锤敲击石墨样品，配合分别贴附在夹头以及柱体表面的加速度传感器进行检测；

对设的两个力锤分别调整至监测到最大应力值的应力传感器一侧的定位轴段上；

力锤对石墨样品的定位轴段进行敲击，当应力部监测到其中的应力差值恢复至设定值之内后，停止力锤敲击并继续进行应力加荷；

在所述力锤敲击石墨样品的过程中，还包括：

试验机上的回转部驱动夹头转动，使应力部中检测到最大应力值的应力传感器一侧随柱体转动朝向锤击机构，并在力锤敲击的过程中，回转部带动柱体在设定角度内往复回转；

在所述回转部转动夹头的过程中，还包括：

锤击机构中的力锤沿平行于柱体的导轨滑移，导轨上的牵引部带动力锤沿导轨往复移动于柱体两端定位轴段的位置，对设的两个力锤分别固连于牵引部的两端并关于测量轴段的中心对称分布。

2.根据权利要求1所述的一种石墨轴向疲劳测试的方法，其特征在于，

所述测量轴段的表面粗糙度要求高于其他区域。

3.根据权利要求2所述的一种石墨轴向疲劳测试的方法，其特征在于，

所述第一过渡弧和第二过渡弧采用圆角过渡，第一过渡弧的圆角半径大于第二过渡弧的圆角半径。

4.根据权利要求2-3中任一所述的一种石墨轴向疲劳测试的方法，其特征在于，

所述疲劳测试还包括：

S21、参数测量：测量石墨样品的尺寸精度参数，并在石墨样品的柱体表面标记若干个点位，同样记录点位之间测量的尺寸精度参数，以及点位与设置在其两端夹头上的参考点之间相对位置的变化量；

S22、样品装夹：使试验机的夹头均匀地夹紧在柱体的定位轴段上，且在测试过程中，使样品与夹头之间不产生相对滑移；

S23、参数设定：根据试验机的应力加荷范围以及工作频率范围，划分成不同的等级水平，当一个样品不到规定循环周次就断裂，则后一个样品就在低一级应力水平下进行实验，若前一个样品在达到规定循环周次未断裂，则随后一个样品就在高一级应力水平下进行实验；

S24、数据记录：根据S23中对试验机的参数设定步骤，如此往复获取若干个样品试验的有效数据进行记录，并记录标记在样品上的若干个点位以及参考点之间位置变化量的数据。