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专利摘要

本发明公开了一种榫结构微动疲劳试验系统和微动疲劳裂纹检测方法，一种榫结构微动疲劳试验系统，包括试验机、夹具本体以及光学监测装置。一种微动疲劳裂纹检测方法，包括以下步骤：榫试样安装在夹具本体上，并将二者安装在试验机上；调节光学监测装置，以对准榫试样；启动试验机开始微动疲劳试验，光学监测装置实时采集疲劳裂纹；疲劳裂纹定量测量。本榫结构微动疲劳试验系统和微动疲劳裂纹检测方法利用夹具本体夹持榫试样并放置在试验机上以进行微动疲劳试验，光学监测装置对准榫试样并将实时捕捉榫试样裂纹的扩展情况，不仅可以采集微动疲劳试验结束后的裂纹数据，还可以采集微动疲劳试验的过程数据，获得裂纹萌生和扩展数据。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210567254.6
申请日期:
2022-05-23
专利申请人:
西南交通大学
分类号:
G01N3/04 ; G01N3/06 ; G01N3/08
发明/设计人:
蔡振兵，俞延庆，方修洋，宫建恩，周留成，何卫峰，余施佳，王俊
权利要求: 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。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，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。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，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。4.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，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。5.根据权利要求4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。6.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，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。7.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。8.根据权利要求7所述的光学监测装置，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。9.一种基于权利要求1-8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。10.根据权利要求9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。