[发明专利]一种榫结构微动疲劳试验系统和微动疲劳裂纹检测方法

权利要求书

1.一种榫结构微动疲劳试验系统，其特征在于，包括：

试验机(Ⅰ)；

夹具本体(Ⅱ)，夹具本体两端通过螺纹连接固定到试验机(Ⅰ)上，夹具本体分为两部分，下部分用于夹持榫试样(9)，上部分设有适配于微动垫(8)的夹持槽，微动垫(8)的表面与夹持槽底面平齐并构成用于支撑榫试样(9)的下托面，下托面相对竖直方向倾斜设置；以及

光学监测装置，光学监测装置放置在试验机(Ⅰ)周围且光学监测装置的监测端朝向榫试样(9)的表面；

夹具本体(Ⅱ)包括由下至上依次设置的下夹具体(6)、榫头夹具(7)、微动垫夹具(11)和上夹具体(10)，下夹具体(6)的下端和上夹具体(10)的上端分别连接试验机(Ⅰ)并使二者相互对中，下夹具体(6)与榫头夹具(7)之间通过单孔结构相连，微动垫夹具(11)与上夹具体(10)之间通过双孔结构相连，榫头夹具(7)与微动垫夹具(11)之间通过榫试样(9)相连；

榫头夹具(7)包括榫头夹具主体(a)、夹持板一(b)、夹持板二(e)和锁紧盖(d)，榫头夹具主体(a)包括由上至下依次设置的圆锥台、圆柱和带第一连接孔的下方体，圆锥台上设有用于夹紧榫试样(9)的副夹持槽，副夹持槽的两侧和顶面均与外界连通，夹持板一(b)通过固定螺栓(c)固定在榫头夹具主体(a)上，夹持板二(e)通过锁紧螺栓(f)夹持榫试样(9)，锁紧盖(d)上设有适配于榫头夹具主体(a)的连接孔，锁紧盖(d)通过螺纹与榫头夹具主体(a)相连。

2.根据权利要求1所述的榫结构微动疲劳试验系统，其特征在于，微动垫夹具(11)包括一体成型的主方体和上方体，主方体和上方体构成阶梯型台体结构，上方体上设有与双孔结构向适配的第二连接孔，下方体上套设有防张环(12)，相应地，夹持槽位于主方体上并向下延伸至与外界连通，防张环(12)的内周与主方体的外周适配。

3.根据权利要求2所述的榫结构微动疲劳试验系统，其特征在于，防张环(12)构造为厚度约10毫米的矩形环。

4.根据权利要求1所述的榫结构微动疲劳试验系统，其特征在于，榫头夹具主体(a)通过单孔结构与下夹具体(6)相连，微动垫夹具(11)通过双孔结构与上夹具体(10)相连；单孔结构和双孔结构均包括光滑直杆(13)，相应地，下夹具体(6)与榫头夹具(7)通过光滑直杆(13)相连，微动垫夹具(11)与上夹具体(10)通过光滑直杆(13)相连。

5.根据权利要求1所述的榫结构微动疲劳试验系统，其特征在于，光学监测装置包括位于试验机(Ⅰ)周围的支架(4)、放置在支架(4)上的三维移动平台(3)、固定在三维移动平台(3)上的光学显微镜(1)和与光学显微镜(1)通信连接的显示屏(5)，光学显微镜(1)通过副支架(2)固定在三维移动平台(3)上。

6.根据权利要求5所述的榫结构微动疲劳试验系统，其特征在于，光学显微镜(1)上设有控制模块和通信模块，控制模块电连接光学显微镜(1)和通信模块，通信模块通讯连接终端。

7.一种基于权利要求1-6中任一项所述的榫结构微动疲劳试验系统的微动疲劳裂纹检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：试验前，将夹具本体(II)安装在试验机(Ⅰ)上，将榫试样(9)和微动垫(8)安装在夹具本体(Ⅱ)上；

S102：试验前，调节光学监测装置，以对准榫试样(9)；

S103：试验时，启动试验机(Ⅰ)开始微动疲劳试验，光学监测装置实时采集疲劳裂纹；

S104：试验后，获得微动疲劳循环周次和疲劳裂纹定量测量的长度。

8.根据权利要求7所述的微动疲劳裂纹检测方法，其特征在于，步骤S102中，光学监测装置包括位于试验机(Ⅰ)周围的支架(4)、放置在支架(4)上的三维移动平台(3)和固定在三维移动平台(3)上的光学显微镜(1)，调节光学监测装置包括调节支架(4)高度、调节三维移动平台(3)以使光学显微镜(1)对准榫试样(9)不同位置、调节光学显微镜(1)的放大倍数和调节光学显微镜(1)上的LED灯的光照强度；

步骤S103中，裂纹萌生和扩展过程中，根据裂纹不同的萌生位置和裂纹尺寸变化，调节光学监测装置，以捕捉裂纹的扩展轨迹；

步骤S104中，利用超景深光学显微镜测量试验结束后的榫试样(9)裂纹长度，输入Imaginpro软件识别像素点并设定比例尺，并依据该比例尺依次测量S103中采集到的不同循环次数下的裂纹长度。