[发明专利]一种四点弯试样疲劳裂纹萌生加载装置

说明书

本发明公开了一种四点弯试样疲劳裂纹萌生加载装置，涉及金属材料的疲劳裂纹萌生测试领域，包括加载框、第一陶瓷棒、第二陶瓷棒、第三陶瓷棒、第四陶瓷棒、第五陶瓷棒、加载底座和四点弯试样；其中，加载底座设第一开槽、第二开槽，第一陶瓷棒、第二陶瓷棒分别放入第一开槽、第二开槽内部，四点弯试样置于第一陶瓷棒、第二陶瓷棒上，四点弯试样上部设加载框，四点弯试样与加载框通过第三陶瓷棒、第四陶瓷棒连接。本发明实现了四点弯试样的疲劳动态加载，使四点弯试样表面受力均匀且在动态疲劳加载过程中不发生滑动，有效预防腐蚀介质中电偶腐蚀对裂纹萌生的影响，满足长时间疲劳裂纹萌生实验要求。

技术领域

本发明涉及金属材料的疲劳裂纹萌生测试领域，尤其涉及一种四点弯试样疲劳裂纹萌生加载装置。

背景技术

疲劳裂纹萌生是材料在低于屈服强度的交变动态载荷的作用下，经过一段时间后在材料表面萌生出裂纹，继而发生疲劳失效。疲劳裂纹萌生时间与外加载荷的大小、频率、载荷比有关。此外，在腐蚀环境中，材料的疲劳裂纹萌生还受到腐蚀介质的影响，其疲劳裂纹萌生时间和裂纹萌生载荷门槛值会因为腐蚀的作用而显著降低。因此，研究材料的疲劳裂纹萌生行为，对于结构部件的抗疲劳设计具有重要意义。

传统的疲劳裂纹萌生测试主要采用棒状拉伸方法，即采用圆棒状试样作为研究对象，在试样两端通过夹具固定并加载，同时监测试样中间标距段部位的裂纹萌生情况。该方法可以通过应力/应变控制的加载方式，获得材料在不同外加载荷下的疲劳寿命。但是，该加载方式对试样的对中性要求极高，一旦试样两端的加载方向不在同一直线上时，试样中间标距段部位就会出现径向的力矩，从而导致试样在在标距段径向出现变形，严重影响疲劳实验结果。目前比较成熟的三点弯、四点弯加载方式主要采用平板状试样，可以避开试样对中性的问题。但是大多数的三点弯、四点弯加载设计采用的是螺栓拧紧加载方式，通过测量试样表面的变形量来控制载荷大小，无法施加动态的疲劳交变载荷。此外，目前大部分的三点弯、四点弯加载方式缺少试样与夹具之间的绝缘，因此在腐蚀介质中不可避免的会发生电偶腐蚀，从而影响实验结果。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种四点弯试样疲劳裂纹萌生加载装置，用以开展疲劳裂纹萌生实验，实现试样标距段部位的疲劳动态加载，使试样标距段表面受力均匀，确保试样在动态疲劳加载过程中不发生滑动，有效预防腐蚀介质中电偶腐蚀对裂纹萌生的影响，满足长时间的疲劳裂纹萌生实验要求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何实现试样标距段部位的疲劳动态加载，使试样标距段表面受均匀的交变应力，确保试样在交变疲劳载荷的作用下不发生滑动或弹出，避免试样与夹具之间的电偶腐蚀对疲劳裂纹萌生的影响，保证实验的稳定性及结果的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了一种四点弯试样疲劳裂纹萌生加载装置，包括加载框、第一陶瓷棒、第二陶瓷棒、第三陶瓷棒、第四陶瓷棒、第五陶瓷棒、加载底座和四点弯试样，其中，所述加载底座设第一开槽、第二开槽，所述第一陶瓷棒、第二陶瓷棒分别放入所述第一开槽、第二开槽内部，所述四点弯试样置于所述第一陶瓷棒、第二陶瓷棒上，所述四点弯试样上部设所述加载框，所述四点弯试样与所述加载框通过所述第三陶瓷棒、第四陶瓷棒连接。

进一步地，所述加载底座的第一开槽、第二开槽设于所述加载底座左右两侧，槽宽9mm。

进一步地，所述第一陶瓷棒、第二陶瓷棒、第三陶瓷棒、第四陶瓷棒、第五陶瓷棒的直径均为8mm。

进一步地，所述四点弯试样两端设有第一圆弧过渡槽、第二圆弧过渡槽，所述四点弯试样与所述第一陶瓷棒、第二陶瓷棒通过所述第一圆弧过渡槽、第二圆弧过渡槽紧密接触，有效避免所述四点弯试样在加载过程中发生偏转和滑移。

进一步地，所述加载框底部两端设有直径8mm的第一半圆孔、第二半圆孔，所述第三陶瓷棒、第四陶瓷棒分别放入所述第一半圆孔、第二半圆孔中。