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空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)，內(nèi)連接階梯軸的中部設(shè)有外凸臺肩，外凸臺肩左側(cè)的內(nèi)連接階梯軸上套裝外螺紋套管，外螺紋套管的外螺紋比外凸臺肩高，內(nèi)連接階梯軸與外螺紋套管之間的空隙為工位，外凸臺肩右側(cè)的內(nèi)連接階梯軸與試驗機的夾持端連接，內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)腔設(shè)有軸階，軸階左側(cè)內(nèi)徑比軸階右側(cè)內(nèi)徑大；軸階左側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)腔開有內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋式連接套管套裝在內(nèi)連接階梯軸的中部，內(nèi)螺紋與外螺紋套管的外螺紋連接，外凸臺肩位于軸階上，軸階右側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)腔套裝在內(nèi)連接階梯軸的右側(cè)上。本發(fā)明在夾持部位有效消除應(yīng)力集中現(xiàn)象、避免產(chǎn)生接觸壓、提升材料試驗性能可靠性。
【專利說明】空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料性能試驗領(lǐng)域，尤其是一種疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]空心管材，常用在核電、化工、煉油設(shè)備的連接管路或者換熱系統(tǒng)中，這些管子常常需要承受各種靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷，尤其在核電壓力容器的蒸汽發(fā)生器中，管子的服役工況更加復(fù)雜。為了讓設(shè)備長期安全有限的運行，需要對管材在材料試驗機進行各種力學(xué)性能的試驗，如微動疲勞、靜態(tài)拉伸、常規(guī)疲勞等。由于空心圓管內(nèi)部為空心，壁厚均勻，所以理論上管子各部分承載能力相同。現(xiàn)有的對管中進行材料力學(xué)性能試驗時，必然要用試驗機夾具夾持管材試的端部樣。在材料試驗過程中(比如管材疲勞試驗)，夾具對所夾持的管子部位易產(chǎn)生應(yīng)力集中及夾持壓痕等不利因數(shù)。因此，在管材試驗過程中，往往在管子夾持部分產(chǎn)生疲勞斷裂，導(dǎo)致試驗結(jié)果不能真實反映實際管子的性能。
[0003]目前，在管材力學(xué)性能試驗中，雖然通過在試驗管材夾持部位增加塑料保護層的辦法來解決夾具壓痕問題，但是，夾具施加夾持力在管材試樣端部造成的應(yīng)力集中卻無法消除，因此，還是會在夾持部位發(fā)生斷裂。基于管材疲勞破壞通常斷裂部位在試驗機夾具對管材產(chǎn)生的應(yīng)力集中及壓痕裂紋的位置。所以，在做空心管子材料試驗時，必須加強夾持部分管子的保護，或者避免試驗機的夾具對試樣的影響或者避免管材試樣接觸。從而使得管材在疲勞試驗時斷裂位置能遠離夾持端，真正反映出管材試樣的疲勞特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有的空心管材微動疲勞試驗時在夾持部位容易應(yīng)力集中和產(chǎn)生接觸壓痕、試樣性能可靠性較差的不足，本發(fā)明提供一種在夾持部位有效消除應(yīng)力集中現(xiàn)象、避免產(chǎn)生接觸壓、提升材料試驗性能可靠性的空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)連接階梯軸、外螺紋套管和內(nèi)螺紋式連接套管，所述內(nèi)連接階梯軸的中部設(shè)有外凸臺肩，所述外凸臺肩左側(cè)的內(nèi)連接階梯軸上套裝所述外螺紋套管，所述外螺紋套管的外螺紋比所述外凸臺肩高，所述內(nèi)連接階梯軸與所述外螺紋套管之間的空隙為用以套裝待試驗的空心管材的端部的工位，所述外凸臺肩右側(cè)的內(nèi)連接階梯軸與試驗機的夾持端連接，所述內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)腔設(shè)有軸階，軸階左側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)徑比軸階右側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)徑大；軸階左側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)腔開有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋式連接套管套裝在內(nèi)連接階梯軸的中部，所述內(nèi)螺紋與所述外螺紋套管的外螺紋連接，所述外凸臺肩位于所述軸階上，軸階右側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)腔套裝在內(nèi)連接階梯軸的右側(cè)上。
[0007]進一步，所述外螺紋套管的內(nèi)壁設(shè)有與所述待試驗的空心管材粘連的內(nèi)粘結(jié)劑層。
[0008]更進一步，所述外凸臺肩左側(cè)的內(nèi)連接階梯軸的外壁設(shè)有與所述待試驗的空心管材粘連的外粘結(jié)劑層。
[0009]再進一步，所述外螺紋套管的端部設(shè)有與所述待試驗的空心管材焊接的焊接工位。
[0010]發(fā)明專利的技術(shù)構(gòu)思為:具有加強夾持部位保護作用的夾頭結(jié)構(gòu)，是在空心管子的夾持部位套接一個圓筒體，套接筒體與空心管子之間的連接采用金屬膠水粘接及端部焊接，套筒管的長度應(yīng)適當(dāng)。其次，內(nèi)連接階梯軸一端插入管材試樣內(nèi)部，并且通過金屬膠水粘接管材內(nèi)表面與階梯軸一端外表面，而另外一端則通過試驗機的夾具進行夾持。最后，為了保證試樣管材黏結(jié)有足夠的作用力能保證在疲勞試驗時，不至于滑脫，將帶外螺紋的套管與帶內(nèi)螺紋的連接管通過階梯軸共同對試驗管材施加作用了，如此以至試驗管材的內(nèi)外表面及焊接的端部都對試樣提供了作用力，保證其所受到的剪切力能保證疲勞試驗所需要滿足的軸向載荷。按照這思路，保證了管材不與試驗機夾具產(chǎn)生直接作用的影響，而是本發(fā)明專利把疲勞的軸向載荷間接的轉(zhuǎn)移到試驗上，對于材料的端部的在疲勞試驗時受到的則是內(nèi)外連接件的剪切力。這樣在試驗機做材料拉伸試驗或者疲勞試驗過程，該結(jié)構(gòu)起到保護夾頭位置空心管，因此試件必然在試件中間部位破壞，使試驗成功有效。
[0011]本發(fā)明的有意效果主要表現(xiàn)在:1、夾持部位有效消除應(yīng)力集中現(xiàn)象、避免產(chǎn)生接觸壓、提升材料試驗性能可靠性；2、該夾頭結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，結(jié)構(gòu)合理、連接可靠、使用方便對管子無損傷，對管子夾持部位保護作用明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0013]圖2是內(nèi)連接階梯軸的示意圖。
[0014]圖3是外螺紋管的示意圖。
[0015]圖4是內(nèi)螺紋式連接套管的示意圖
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0017]參照圖1?圖4，一種空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)連接階梯軸1、外螺紋套管2和內(nèi)螺紋式連接套管3，所述內(nèi)連接階梯軸I的中部設(shè)有外凸臺肩，所述外凸臺肩左側(cè)的內(nèi)連接階梯軸上套裝所述外螺紋套管2，所述外螺紋套管2的外螺紋比所述外凸臺肩高，所述內(nèi)連接階梯軸I與所述外螺紋套管2之間的空隙為用以套裝待試驗的空心管材4的端部的工位，所述外凸臺肩右側(cè)的內(nèi)連接階梯軸I與試驗機的夾持端連接，所述內(nèi)螺紋式連接套管3的內(nèi)腔設(shè)有軸階，軸階左側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)徑比軸階右側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)徑大；軸階左側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管3的內(nèi)腔開有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋式連接套管3套裝在內(nèi)連接階梯軸I的中部，所述內(nèi)螺紋與所述外螺紋套管2的外螺紋連接，所述外凸臺肩位于所述軸階上，軸階右側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管3的內(nèi)腔套裝在內(nèi)連接階梯軸I的右側(cè)上。
[0018]進一步，所述外螺紋套管2的內(nèi)壁設(shè)有與所述待試驗的空心管材4粘連的內(nèi)粘結(jié)劑層。
[0019]更進一步，所述外凸臺肩左側(cè)的內(nèi)連接階梯軸I的外壁設(shè)有與所述待試驗的空心管材粘連的外粘結(jié)劑層。
[0020]再進一步，所述外螺紋套管2的端部設(shè)有與所述待試驗的空心管材4焊接的焊接工位。
[0021 ] 本實施例中，內(nèi)連接階梯軸I的直徑比試驗管材的內(nèi)徑稍小，外螺紋套管2的內(nèi)徑比試驗管材的外徑稍大，并且端面與待試驗的空心管材4的端面平齊。內(nèi)連接階梯軸I與外螺紋套管2同時與試樣相黏結(jié)，增加了試樣的受力面。內(nèi)連接階梯軸與外螺紋套管的長度根據(jù)試驗的載荷試樣的尺寸而定，尺寸大小需保證連接階梯軸及外裂紋套與管材試樣的黏結(jié)強度應(yīng)該大于在承受疲勞載荷時所承受的剪切力。
[0022]參照圖1所述的粘接應(yīng)該保證形成均勻的膠粘層，保證在承受剪切的時候受力均勻。在具體試驗時參照圖1夾具與管材試樣組裝完成后，內(nèi)連接階梯軸的一段固定與試驗機夾具上進行試驗。
【權(quán)利要求】
1.一種空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述夾具結(jié)構(gòu)包括內(nèi)連接階梯軸、外螺紋套管和內(nèi)螺紋式連接套管，所述內(nèi)連接階梯軸的中部設(shè)有外凸臺肩，所述外凸臺肩左側(cè)的內(nèi)連接階梯軸上套裝所述外螺紋套管，所述外螺紋套管的外螺紋比所述外凸臺肩高，所述內(nèi)連接階梯軸與所述外螺紋套管之間的空隙為用以套裝待試驗的空心管材的端部的工位，所述外凸臺肩右側(cè)的內(nèi)連接階梯軸與試驗機的夾持端連接，所述內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)腔設(shè)有軸階，軸階左側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)徑比軸階右側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)徑大；軸階左側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)腔開有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋式連接套管套裝在內(nèi)連接階梯軸的中部，所述內(nèi)螺紋與所述外螺紋套管的外螺紋連接，所述外凸臺肩位于所述軸階上，軸階右側(cè)的內(nèi)螺紋式連接套管的內(nèi)腔套裝在內(nèi)連接階梯軸的右側(cè)上。
2.如權(quán)利要求1所述的空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述外螺紋套管的內(nèi)壁設(shè)有與所述待試驗的空心管材粘連的內(nèi)粘結(jié)劑層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述外凸臺肩左側(cè)的內(nèi)連接階梯軸的外壁設(shè)有與所述待試驗的空心管材粘連的外粘結(jié)劑層。
4.如權(quán)利要求1或2所述的空心管材微動疲勞試驗的夾具結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述外螺紋套管的端部設(shè)有與所述待試驗的空心管材焊接的焊接工位。
【文檔編號】G01N3/04GK103969116SQ201410169800
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】謝林君, 唐力晨, 任欣, 謝永誠, 錢浩, 李晨 申請人:浙江工業(yè)大學(xué), 上海核工程研究設(shè)計院