一种金属管材环向疲劳试验夹具及试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112945716A(43)申请公布日2021.06.11(21)申请号202110380582.0(22)申请日2021.04.09(71)申请人苏州迈达检测科技有限公司地址215334江苏省苏州市昆山开发区中小企业园章基路189号2号厂房102(72)发明人周冶东(74)专利代理机构苏州威世朋知识产权代理事务所(普通合伙)32235代理人杨林洁(51)Int.Cl.G01N3/04(2006.01)G01N3/32(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称一种金属管材环向疲劳试验夹具及试验方法(57)摘要本发明涉及一种金属管材环向疲劳试验夹具及试验方法，包括上D型件、下D型件、上固定件、下固定件，上固定件与上D型件连接，下固定件与下D型件连接，在上D型件的弧形面上设置上定位槽，在下D型件的弧形面上设置下定位槽，金属管材试样设置于上定位槽与下定位槽内。通过对多个金属管材试样进行拉断测试并计算出相应的公式，再通过正式试样进行疲劳试验。避免了传统管材疲劳试验只能切取轴向弧形试样导致试样因加工硬化或变形而造成结果不准确的问题；得出试验机载荷与金属管材试样工作段所受应力之间的关系，避免需要采用仿真软件进行载荷计算的复杂性；适用于不同管径的管材进行环向应力控制的拉‑拉疲劳试验。CN112945716ACN112945716A权利要求书1/2页1.一种金属管材环向疲劳试验夹具，安装于用于拉伸的试验机上，包括上D型件、下D型件、与试验机连接的上固定件、与试验机连接的下固定件，所述的上固定件与上D型件连接，所述的下固定件与下D型件连接，所述的上D型件与下D型件组成用于固定金属管材试样的圆形块，其特征在于，在所述的上D型件的弧形面上设置上定位槽，在所述的下D型件的弧形面上设置下定位槽，所述的金属管材试样设置于上定位槽与下定位槽内。2.根据权利要求1所述的金属管材环向疲劳试验夹具，其特征在于，所述的上固定件与下固定件的受力轴线重合且通过圆形块的中心。3.根据权利要求1所述的金属管材环向疲劳试验夹具，其特征在于，所述的上固定件与下固定件结构一致均包括U型块以及设置于U型块上的圆棒，所述的U型块包括固定端以及位于固定端两端向同侧伸出的伸出端，所述的圆棒固定于固定端上。4.根据权利要求3所述的金属管材环向疲劳试验夹具，其特征在于，所述的上D型件上设置上连接通孔，所述的上固定件的两个伸出端上分别设置上连接孔，在所述的上连接通孔与上连接孔内穿插入上销轴将上固定件、上D型件进行连接；所述的下D型件上设置下连接通孔，所述的下固定件的两个伸出端上分别设置下连接孔，在所述的下连接通孔与下连接孔内穿插入下销轴将下固定件、下D型件进行连接。5.根据权利要求3所述的金属管材环向疲劳试验夹具，其特征在于，在所述的固定端上设置有螺纹孔，在所述的圆棒上设置有螺纹，所述的螺纹与螺纹孔配合。6.根据权利要求3所述的金属管材环向疲劳试验夹具，其特征在于，所述的下固定件的圆棒的一端穿过固定端抵住下定位槽内的金属管材试样上。7.一种金属管材环向疲劳试验方法，其特征在于，该试验方法为，S1、从金属管材上截取多个金属管材试样以及一个正式试样备用；S2、通过疲劳试验夹具固定金属管材试样并将疲劳试验夹具固定于试验机上，同时保证疲劳试验夹具的受力轴线通过金属管材试样的中心；S3、以恒定的速度拉伸金属管材试样直至断裂，记录最大载荷；S4、选取下一个金属管材试样，返回步骤S2同时保证该金属管材试样旋转至另一个角度，该角度与前述被拉断的金属管材试样的角度不同，直至所有金属管材试样全部完成测试；S5、通过对多个金属管材试样进行受力分析，将上述试验结果处理得出金属管材试样与疲劳试验夹具之间的摩擦系数，并得出试验机所施加的载荷与金属管材试样工作段所受应力之间的关系；S6、根据步骤S5得出的试验机所施加的载荷与金属管材试样工作段所受应力之间的关系，再根据疲劳试验设定的峰值应力与谷值应力，计算出试验机所需设定的最大载荷与最小载荷；S7、选取正式试样，并按照步骤S2进行安装并固定同时保证正式试样的工作段的中心位于受力轴线上，进行疲劳试验；S8、疲劳试验结束后取下正式试样。8.根据权利要求7所述的金属管材环向疲劳试验方法，其特征在于，所述的金属管材试样至少两个。9.根据权利要求7所述的金属管材环向疲劳试验方法，其特征在于，所述步骤S7中正式2CN112945716A权利要求书2/2页试样在完成装夹后通过一固定件保证正式试样不会转动。10.根据权利要求7所述的金属管材环向疲劳试验方法，其特征在于，所述步骤S5中试验机所施加的载荷与金属管材试样工作段所受应力之间的关系为：其中，F(θ)为所受的环向拉力，P为圆形块所受