本實(shí)用新型涉及金屬材料力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種冷軋薄板低周疲勞試驗(yàn)抗屈曲裝置。

背景技術(shù)：

隨著汽車(chē)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，以及用戶日益提高的安全性及可靠性要求，汽車(chē)材料的疲勞耐久性已成為各大汽車(chē)制造商考慮的重要因素，要進(jìn)行汽車(chē)整車(chē)的疲勞耐久性設(shè)計(jì)首先必須了解所用材料的疲勞性能。以往，設(shè)計(jì)人員關(guān)注更多的是材料在低應(yīng)力下高周疲勞壽命，但隨著需要承受大變形的汽車(chē)零部件，譬如：發(fā)動(dòng)機(jī)、輪轂、輪輻等零件的增多，零部件高應(yīng)力下的低周疲勞壽命也越來(lái)越多的受到了各大汽車(chē)生產(chǎn)廠商的關(guān)注。

在此之前，冷軋汽車(chē)板進(jìn)行低周疲勞試驗(yàn)時(shí)，一般采用傳統(tǒng)的應(yīng)變引伸計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT15248-2008《金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法》中對(duì)試樣的設(shè)計(jì)提出了平行部長(zhǎng)度為2.5～3.5倍試樣厚度的要求，但由于冷軋汽車(chē)板試樣太薄，厚度一般在1mm左右，按照上述國(guó)標(biāo)要求，設(shè)計(jì)疲勞試樣時(shí)其平行部長(zhǎng)度為2.5～3.5mm，而現(xiàn)有應(yīng)變引伸計(jì)的標(biāo)距一般為25mm、20mm、10mm和8mm，試樣平行部上無(wú)法加裝應(yīng)變引伸計(jì)進(jìn)行控制。因此，在進(jìn)行冷軋汽車(chē)板低周疲勞試驗(yàn)時(shí)，試樣平行長(zhǎng)度一般設(shè)計(jì)為與引伸計(jì)標(biāo)距匹配，但這樣設(shè)計(jì)就會(huì)導(dǎo)致平行部長(zhǎng)度相對(duì)試樣厚度過(guò)大，在低周疲勞試驗(yàn)過(guò)程中壓向力不斷作用下，壓向塑性變形不斷累積會(huì)形成屈曲，導(dǎo)致試樣失效，測(cè)試結(jié)果并不準(zhǔn)確。

為解決以上矛盾，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3075-2008《疲勞試驗(yàn)軸向力試驗(yàn)方法》中推薦一種抗屈曲裝置，由兩塊工字型夾板通過(guò)螺栓鎖緊在 板狀試樣兩側(cè)，約束試樣的橫向變形。該裝置能很好的改善屈曲現(xiàn)象，但是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3075-2008中同時(shí)也指出“通常不鼓勵(lì)使用該抗屈曲約束裝置”，因?yàn)樵撗b置鎖緊在試樣平行部上同時(shí)還會(huì)約束試樣的軸向變形，導(dǎo)致達(dá)到目標(biāo)應(yīng)變控制信號(hào)需要更大的外加載荷，進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)性。另外，對(duì)于冷軋薄板來(lái)說(shuō)，由于厚度僅為1mm左右，常規(guī)的應(yīng)變引伸計(jì)刀口寬為10mm，通過(guò)橡皮筋箍緊在試樣厚度方向時(shí)，應(yīng)變引伸計(jì)會(huì)如同蹺蹺板一樣兩邊蹺動(dòng)，無(wú)法穩(wěn)定固定，這樣也會(huì)影響應(yīng)變信號(hào)的采集與控制，導(dǎo)致低周疲勞沒(méi)法開(kāi)展。

綜上所述，冷軋汽車(chē)板低周疲勞試驗(yàn)開(kāi)展的難點(diǎn)在于：1)冷軋汽車(chē)板太薄，厚度一般在1mm左右。為滿足應(yīng)變引伸計(jì)安裝的需求，試樣平行部長(zhǎng)度往往大于10mm，不滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT15248-2008《金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法》中試樣平行部長(zhǎng)度為2.5～3.5倍試樣厚度的要求，容易發(fā)生屈曲，影響試驗(yàn)準(zhǔn)確性；2)對(duì)于冷軋薄板來(lái)說(shuō)，由于厚度僅為1mm左右，常規(guī)的應(yīng)變引伸計(jì)刀口寬10mm，通過(guò)橡皮筋箍緊在試樣厚度方向時(shí)會(huì)如同蹺蹺板一樣兩邊蹺動(dòng)，沒(méi)法穩(wěn)定固定，也會(huì)影響應(yīng)變信號(hào)的采集與控制，導(dǎo)致低周疲勞無(wú)法進(jìn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是要克服現(xiàn)有冷軋汽車(chē)薄板低周疲勞試驗(yàn)存在的缺陷，提供一種冷軋薄板低周疲勞試驗(yàn)抗屈曲裝置，它能有效約束試樣橫向變形減少屈曲發(fā)生幾率的同時(shí)不影響試樣的軸向變形的、保證引伸計(jì)在試樣厚度方向固定平穩(wěn)且僅與試樣厚度剛性接觸，傳遞真實(shí)的薄板試樣應(yīng)變。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的冷軋薄板低周疲勞試驗(yàn)抗屈曲裝置，其特殊之處在于：該裝置包括夾持在薄板試樣正、反兩面的兩組長(zhǎng)抗屈曲板和短抗屈曲板，

所述長(zhǎng)抗屈曲板呈T形結(jié)構(gòu)，其翼板兩側(cè)分別開(kāi)設(shè)有第一圓形通孔，所述長(zhǎng)抗屈曲板的腹板上表面開(kāi)設(shè)有第一外護(hù)板定位螺孔，所述 長(zhǎng)抗屈曲板的腹板頂端設(shè)置有截面積小于腹板的矩形滑條；

所述短抗屈曲板也呈T形結(jié)構(gòu)，其翼板兩側(cè)分別開(kāi)設(shè)有第二圓形通孔，所述短抗屈曲板的腹板上表面開(kāi)設(shè)有第二外護(hù)板定位螺孔，所述短抗屈曲板的腹板頂端設(shè)置有與矩形滑條插接配合的矩形滑槽；

所述長(zhǎng)抗屈曲板和短抗屈曲板的腹板上表面還設(shè)置有外護(hù)板，所述外護(hù)板上開(kāi)設(shè)有分別與第一外護(hù)板定位螺孔和第二外護(hù)板定位螺孔相配合的腰形孔，所述外護(hù)板通過(guò)穿過(guò)腰形孔第一外護(hù)板定位螺孔和第二外護(hù)板定位螺孔的定位螺桿與長(zhǎng)抗屈曲板和短抗屈曲板連接；

所述薄板試樣正、反兩面的兩組長(zhǎng)抗屈曲板和短抗屈曲板分別通過(guò)穿過(guò)第一圓形通孔和第二圓形通孔的鎖緊螺栓鎖緊固定；

所述長(zhǎng)抗屈曲板和短抗屈曲板的腹板同一側(cè)面分別設(shè)置有彈性支撐片。優(yōu)選地，所述彈性支撐片包括固定平面板，所述固定平面板的一側(cè)設(shè)置有向內(nèi)折彎的翻邊板，所述固定平面板上開(kāi)設(shè)有支撐片定位腰形孔，所述彈性支撐片通過(guò)穿過(guò)支撐片定位腰形孔的支撐片定位螺栓與對(duì)應(yīng)的所述長(zhǎng)抗屈曲板和短抗屈曲板的腹板連接固定。這樣，能夠很好地支撐引伸計(jì)的刀口部位，并保持其剛性。

優(yōu)選地，所述夾持在薄板試樣正、反兩面的兩組長(zhǎng)抗屈曲板和短抗屈曲板錯(cuò)位非對(duì)稱布置。這樣，可以保證正、反兩面的抗屈曲板接縫不在同一個(gè)水平位置，以免出現(xiàn)接縫對(duì)稱時(shí)，接縫對(duì)應(yīng)試樣表面無(wú)橫向約束發(fā)生屈曲。

本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的冷軋薄板低周疲勞試驗(yàn)抗屈曲裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)抗屈曲版采用工字型分體滑動(dòng)連接式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效地改善了抗屈曲裝置對(duì)試樣軸向變形的約束；

2)針對(duì)冷軋薄板低周疲勞試驗(yàn)引伸計(jì)難于固定的問(wèn)題，在抗屈曲裝置厚度方向設(shè)計(jì)了一組彈性支撐片，保證了應(yīng)變引伸計(jì)在薄板試樣厚度方向穩(wěn)定安裝，確保應(yīng)變控制得以實(shí)施；

3)為提高抗屈曲裝置系統(tǒng)剛度，本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)了一對(duì)外護(hù) 板進(jìn)行加固，同時(shí)外護(hù)板與抗屈曲板通過(guò)腰形孔實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)連接，不影響試樣軸向變形，僅約束橫向變形。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型冷軋薄板低周疲勞試驗(yàn)抗屈曲裝置的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為冷軋薄板低周疲勞試驗(yàn)抗屈曲裝置的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中長(zhǎng)抗屈曲板的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中短抗屈曲板的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖1中外護(hù)板的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1中彈性支撐片的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為冷軋薄板低周疲勞試驗(yàn)抗屈曲裝置上夾持引伸計(jì)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1～7中所示的冷軋薄板低周疲勞試驗(yàn)抗屈曲裝置，包括夾持在薄板試樣1正、反兩面的兩組長(zhǎng)抗屈曲板2和短抗屈曲板3，兩組長(zhǎng)抗屈曲板2和短抗屈曲板3錯(cuò)位非對(duì)稱布置。譬如：正面上端為長(zhǎng)抗屈曲板2，下端為短抗屈曲板3，則反面上端為短抗屈曲板3，下端為長(zhǎng)抗屈曲板2。這樣的組裝形式保證正、反兩面的抗屈曲板接縫不在同一個(gè)水平位置，以免出現(xiàn)接縫對(duì)稱時(shí)，接縫對(duì)應(yīng)試樣表面無(wú)橫向約束發(fā)生屈曲。

長(zhǎng)抗屈曲板2呈T形結(jié)構(gòu)，其翼板兩側(cè)分別開(kāi)設(shè)有第一圓形通孔2.1，長(zhǎng)抗屈曲板2的腹板上表面開(kāi)設(shè)有第一外護(hù)板定位螺孔2.2，長(zhǎng)抗屈曲板2的腹板頂端設(shè)置有截面積小于腹板的矩形滑條6；

短抗屈曲板3也呈T形結(jié)構(gòu)，其翼板兩側(cè)分別開(kāi)設(shè)有第二圓形通孔3.1，短抗屈曲板3的腹板上表面開(kāi)設(shè)有第二外護(hù)板定位螺孔3.2，短抗屈曲板3的腹板頂端設(shè)置有與矩形滑條6插接配合的矩形滑槽7；

薄板試樣1正、反兩面的組裝工字型抗屈曲板通過(guò)四根鎖緊螺栓 11分別穿過(guò)第一圓形通孔2.1和第二圓形通孔3.1將長(zhǎng)抗屈曲板2和短抗屈曲板3鎖緊，確保試樣大變形時(shí)抗屈曲板不會(huì)發(fā)生下滑，同時(shí)可通過(guò)矩形滑條6和矩形滑槽7的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)軸向伸縮，隨試樣被測(cè)段一起變形。

長(zhǎng)抗屈曲板2和短抗屈曲板3的腹板上表面還設(shè)置有外護(hù)板8，外護(hù)板8上開(kāi)設(shè)有分別與第一外護(hù)板定位螺孔2.2和第二外護(hù)板定位螺孔3.2相配合的腰形孔9，外護(hù)板8通過(guò)穿過(guò)腰形孔9、第一外護(hù)板定位螺孔2.2和第二外護(hù)板定位螺孔3.2的定位螺桿10與長(zhǎng)抗屈曲板2和短抗屈曲板3連接；定位螺桿10僅需擰入長(zhǎng)、短抗屈曲板腹板外表面一定深度，保證外護(hù)板8與長(zhǎng)、短抗屈曲板接觸無(wú)間隙，提高抗屈曲板剛度的作用，但不需要完全鎖緊，因?yàn)殒i緊后會(huì)影響長(zhǎng)、短抗屈曲板接縫處的滑動(dòng)伸縮。

長(zhǎng)抗屈曲板2和短抗屈曲板3的腹板同一側(cè)面分別設(shè)置有彈性支撐片12；彈性支撐片12包括固定平面板12.1，固定平面板12.1的一側(cè)設(shè)置有向內(nèi)折彎的翻邊板12.2，固定平面板12.1上開(kāi)設(shè)有支撐片定位腰形孔12.3；彈性支撐片12通過(guò)穿過(guò)支撐片定位腰形孔12.3的支撐片定位螺栓13與對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)抗屈曲板2和短抗屈曲板3的腹板連接固定。

所設(shè)計(jì)的冷軋薄板低周疲勞試驗(yàn)抗屈曲裝置，使用過(guò)程如下：

1)將長(zhǎng)抗屈曲板2上矩形滑條6插入短抗屈曲板3上的矩形滑槽7中，構(gòu)成薄板試樣單側(cè)抗屈曲板，長(zhǎng)抗屈曲板2朝上，短抗屈曲板3朝下，放置于試樣背面。以同樣方式拼接試樣正面的抗屈曲板，但是長(zhǎng)抗屈曲板2朝下，短抗屈曲板3朝上，放置于試樣正面；

2)調(diào)節(jié)正、反兩面長(zhǎng)抗屈曲板2與短抗屈曲板3接縫寬度為矩形滑條6長(zhǎng)度的一半。將四根鎖緊螺栓11分別穿過(guò)第一圓形通孔2.1和第二圓形通孔3.1將正、反兩面長(zhǎng)抗屈曲板2與短抗屈曲板3鎖緊，將抗屈曲板固定在試樣平行部上。鎖緊時(shí)兩側(cè)抗屈曲板腹板完全覆蓋試樣的平行部及過(guò)渡弧長(zhǎng)度，寬度方向上抗屈曲板與試樣平行部平 行，但邊部不重合，抗屈曲板相對(duì)試樣稍微內(nèi)縮1～2mm，即有試樣平行部的寬度方向有1～2mm無(wú)抗屈曲板覆蓋；

3)將如圖6所示彈性支撐片12通過(guò)支撐片定位螺栓13，鎖入長(zhǎng)抗屈曲板2的彈性支撐片定位孔和短抗屈曲板3的彈性支撐片定位孔上。然后，滑動(dòng)支撐片定位腰形孔12.3使長(zhǎng)、短抗屈曲板上的彈性支撐片12的翻邊板12.2的中心位置間距剛好等于外置應(yīng)變引伸計(jì)的刀口寬度?？骨灏惭b彈性支撐片一側(cè)確保彈性支撐片高度與試樣未被覆蓋側(cè)寬度平齊。若不平齊，可調(diào)整步驟2)中內(nèi)縮距離來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4)將如圖5所示外護(hù)板8通過(guò)定位螺桿10穿過(guò)腰形孔9鎖定在試樣正面長(zhǎng)、短抗屈曲板外表面。滑動(dòng)腰形孔9使外護(hù)板8相對(duì)長(zhǎng)、短抗屈曲板接縫對(duì)稱，然后將定位螺桿10擰入至與外護(hù)板8外表面接觸，消除間隙但不鎖緊，保證外護(hù)板8在試樣及長(zhǎng)、短抗屈曲板上、下變形時(shí)可沿腰形孔9自由滑動(dòng)。這樣外護(hù)板8就可起到約束抗屈曲系統(tǒng)橫向變形，但不影響軸向變形的作用。試樣反面外護(hù)板安裝步驟與正面一致。

5)將試樣上夾持端加入試驗(yàn)機(jī)夾頭，將如圖7所示應(yīng)變引伸計(jì)的上下刀口分別接觸到4個(gè)彈性支撐片12的翻邊板12.2中心位置，用橡皮筋將應(yīng)變引伸計(jì)環(huán)形箍緊在試樣厚度方向。此時(shí)，彈性銅片起支撐應(yīng)變引伸計(jì)不讓其與試樣厚度面接觸后發(fā)生蹺動(dòng)的作用。引伸計(jì)刀口與彈性支撐片12為柔性接觸，與試樣厚度截面為剛性接觸，可以傳遞試樣本身的軸向變形。應(yīng)變引伸計(jì)固定后如圖7所示。

6)對(duì)疲勞試驗(yàn)機(jī)載荷進(jìn)行清零，然后夾緊試驗(yàn)機(jī)下夾具。拔出應(yīng)變引伸計(jì)定位針，開(kāi)啟低周疲勞試驗(yàn)程序，開(kāi)始執(zhí)行冷軋汽車(chē)薄板低周疲勞試驗(yàn)。

最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本實(shí)用新型較有代表性的例子。顯然，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。