[发明专利]一种拉剪复合状态的螺栓疲劳试验夹具及方法

说明书

本发明公开了一种拉剪复合状态的螺栓疲劳试验夹具及方法，根据螺栓的受载状态，确定剪切载荷与拉伸载荷的比例，计算得到合力方向与连接平面的夹角，设计螺栓疲劳试验夹具，夹具具有用于螺栓安装的底面，在底面两侧具有用于安装加载夹头的侧板，侧板上按剪切载荷与拉伸载荷的比例确定的合力方向开孔，通过有限元建模分析夹具能否满足疲劳试验要求，根据试验结果，进行数据处理，通过本发明的方法可以评估拉剪复合状态的螺栓疲劳性能，为结构设计提供试验依据。

技术领域

本发明属于航空疲劳试验技术领域，公开了一种拉剪复合状态的螺栓疲劳试验夹具及方法。

背景技术

螺栓连接是工程实际中常用的连接方式，简单可靠，应用广泛。在结构设计中，螺栓一般设计为承受剪切载荷，但是在实际传力的过程中，由于结构变形、面外载荷等情况，螺栓会同时承受剪切载荷与拉伸载荷。常用的螺栓受拉疲劳性能测试方法一般按照《GJB715.30A-2002紧固件试验方法拉伸疲劳》进行，国军标中的标准夹具只能测试螺栓在正常安装情况下的疲劳性能，无法通过简单改进测试拉剪复合状态的螺栓疲劳性能，需要重新设计拉剪复合状态的螺栓疲劳试验方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种拉剪复合状态的螺栓疲劳试验夹具及方法，以解决目前无法测试螺栓在拉剪复合状态疲劳性能的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种拉剪复合状态的螺栓疲劳试验夹具，所述试验夹具包含：两个相同的角盒1，两个角盒为中心对称；

每个角盒具有安装底面13和两个加载侧板11，两个加载侧板11分别位于安装底面13的两侧，在每个加载侧板11上布置有多个安装孔12，安装底面13的中心位置上开有供螺栓连接使用的中心孔14。

本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：

(1)所述加载侧板11上的安装孔12用于安装加载夹头；所述的安装底面13用于螺栓的安装。

(2)螺栓2安装在两个角盒的中心孔内。

(3)所述角盒1的结构尺寸至少包括：安装底面13的长度L，安装底面13的宽度W，加载侧板11的厚度t1，安装底面13的厚度t2，安装孔12的半径r1，安装孔12到两个角合同一侧加载侧板中心的连线与安装底面的夹角θ，中心孔14的半径r2。

(4)所述角盒1的结构尺寸根据螺栓的型号、抗拉载荷与剪切载荷的比例确定；

试验载荷谱根据螺栓的型号、抗拉载荷与剪切载荷的大小确定。

(5)所述安装孔12到两个角合同一侧加载侧板中心的连线与安装底面的夹角θ由螺栓承受的拉伸载荷与剪切载荷的比例来确定。

技术方案二：

一种拉剪复合状态的螺栓疲劳试验方法，所述方法采用技术方案一中任一项所述的试验夹具实现，所述方法包括：

S1，获取螺栓试验件；

S2，根据所述螺栓试验件的型号、抗拉载荷与剪切载荷的大小确定螺栓疲劳试验夹具的结构尺寸；

S3，根据所述螺栓试验件的型号、抗拉载荷与剪切载荷的大小确定试验载荷谱；

S4，根据试验夹具的结构尺寸、试验载荷谱建立有限元模型，进行试验夹具和螺栓的应力分析，保证螺栓是结构薄弱部位；

S5，对试验夹具进行应变片的布置；

S6，进行疲劳试验时，通过两侧加载侧板上的安装孔连接加载夹头，在疲劳试验机上进行疲劳试验；

S7，根据试验结果，确定拉剪复合状态的螺栓疲劳性能。