一种滚动微动疲劳试验装置及试验方法与流程

1.本发明涉及一种滚动微动疲劳试验装置及试验方法，属于材料性能测试领域。


背景技术：

2.微动是指两个接触体之间发生相对位移极小的相对运动，位移幅值一般在微米级(≤200μm)。当接触体表面发生微动并承受循环载荷时就会发生微动疲劳。微动疲劳会给在机械、航空航天、核能、电力、交通等领域中的在振动工况下工作的“紧固”配合部件造成致命的伤害，会加速裂纹的早起萌生与扩展，降低寿命，所以微动疲劳也被称为工业“癌症”。所以对承受微动疲劳的试件进行微动疲劳测试是有必要的，对微动疲劳过程中的裂纹萌生与扩展机理进行深入研究。
3.对于普通疲劳试验，国家已发布相关标准参考，包括gb/t 24176-2009金属材料疲劳试验数据统计方案与分析方法、gb/t 3075-2008金属材料疲劳试验轴向力控制方法、gb/t 26077-2010金属材料疲劳试验轴向应变控制方法、gb/t 15248-2008金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法、gb/t 4337-2015金属材料疲劳试验旋转弯曲方法以及yb/t 5345-2014金属材料滚动接触疲劳试验方法等相关标准，其中yb/t 5345-2014金属材料滚动接触疲劳试验方法与此发明所属领域有所不同，标准中研究的为包括轴承、齿轮等接触滚动疲劳，其接触面不包括此发明中针对的微动情况。针对微动疲劳的试验标准尚不完善，一般科研试验中会借鉴美国发布的相关标准astm e2789-10 standard guide for fretting fatigue testing，但该标准中也只包含切向微动模式，微动运动模式包括切向运动模式、径向运动模式、滚动微动模式以及转动微动模式，因此该标准依然无法指导本专利所涉足的试验。专利cn104181031a揭示了一种点接触式微动疲劳试验装置与试验方法，该装置配合疲劳试验机能够实现对拉压、扭转和拉扭复合微动疲劳模式的理论研究；专利cn110849739a揭示了一种混合型疲劳试验方法，能够同时进行普通疲劳试验与径向微动疲劳试验，并针对不满足赫兹接触的接触情况进行试验；专利cn109827857a揭示了一种多参数多轴微动疲劳试验装置及方法，具体涉及弯曲-轴向-径向载荷作用；专利cn109100219a揭示了一种微动疲劳试验装置及方法，能够保证微动疲劳试验装置与试件之间处于理想的微动状态，但此发明由于其两端固定装置的限制，只能用于特定的疲劳试验机，无法与其他型号的疲劳试验机通用；专利cn102680339a揭示了一种滚动微动磨损试验装置，解决了针对滚动微动磨损无法进行试验检测的问题，但是该专利无法对接触面上的载荷进行实时监测，很难保证两试样之间的纯滚动运动，且需要专用仪器进行试验，试验操作麻烦，试验成本高；专利cn206387678u也揭示了一种滚动微动磨损试验装置，马达的转动需要经过上夹具、旋转台、角接触球轴承才能转变为试件与磨球间的滚动微动，中间会产生较多的能量损失，马达的转动角无法全部输出为滚动微动的相对滚动，试验精度低，且需要专用的设备进行测量，试验成本高。
4.总之，大多数专利针对微动模式中的切向运动模式进行试验装置设计，并有美国标准作为参考进行试验，但是滚动运动模式的微动疲劳在实际中也经常发生，是一种十分
重要的失效形式，如在轴承与轴的紧配合中以及飞机发动机的传动销中，所以对滚动运动模式的微动疲劳设计专用的试验装置与夹具是十分迫切的。对于滚动运动模式目前还没有成熟的试验装置，现有装置需要专用的仪器设备进行试验，试验成本高，试验精度低，因此，针对现有微动疲劳试验装置和方法尚存在的不足，需要进一步改进和完善。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提供一种滚动微动疲劳试验装置及方法，在拉压疲劳试验机基础上，通过增加滚动微动疲劳试验夹具，实现滚动微动疲劳试验，能够提高试验精度。本发明无需专用的滚动微动疲劳试验机，通过增加滚动微动疲劳试验夹具降低对滚动微动试验机的要求，实现在拉压疲劳试验机上开展滚动微动疲劳试验，能够降低滚动微动疲劳试验的成本与复杂程度，还能够提高滚动微动疲劳试验精度。
6.为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置，包括拉压疲劳试验机和滚动微动疲劳试验夹具。
8.所述滚动微动疲劳试验夹具包括螺母、弹簧垫圈、固定片、压力传感器、左微动垫夹持机构、右微动垫夹持机构、螺柱。
9.固定片用于将压力传感器固定于固定片与左微动垫夹持机构、右微动垫夹持机构中间，固定片中间处加工有圆槽，用于与压力传感器进行配合，固定片加工有用于穿过螺柱的通孔，通过螺柱螺母的装配，将压力传感器通过固定片中间的圆槽固定在左微动垫夹持机构上表面的圆槽中，拧紧螺母，此时压力传感器上的读数即为在滚动微动疲劳试验过程中施加在试件上的法向载荷p。为了防止试件在长时间的拉压过程中使螺母变松，在螺母与固定片之间增加弹簧垫圈，实现在滚动微动疲劳试验过程中试样表面受到的法向载荷恒定，不改变试验过程中的受力状态，增加试验精度。在左微动垫夹持机构与右微动垫夹持机构上都加装压力传感器与固定片，使施加在试样上的法向载荷均匀，不出现微动垫侧倾的情况，并且在试验过程中所施加的疲劳载荷f在滚动微动疲劳试验装置与试件装配后的整体的中心轴上，避免试件在试验过程中由于两边重量不同而受到弯矩，增加试验的精度。
10.左微动垫夹持机构用于夹持微动垫并承载螺母拧紧后施加的压力，并将压力传导至试件上。所述左微动垫夹持机构包括左微动垫、短轴、轴承、平键与左夹具体。左夹具体上表面加工有用于与压力传感器进行配合的圆槽，对压力传感器进行定位。左夹具体上表面还加工有用于穿过螺柱的通孔，通过通孔与螺柱为间隙配合对固定片、左微动垫夹持机构、右微动垫夹持机构四个机构初步定位。左夹具体的内表面加工有两凸台，凸台中间加工有用于短轴穿过的圆孔，为使在滚动微动疲劳试验的过程中，短轴中心轴相对于圆孔的轴线时刻重合保持不动，在轴和孔两端加工键槽，通过平键使短轴与凸台圆孔固定配合，使试验过程中滚动轴心相对于左夹具体的位置不变，并承受在试验过程中因试件变形带动微动垫滚动产生的扭矩，使短轴的轴向与周向固定，以达到试验过程中的相对滚动都来自于试件的变形的目的，增加试验精度。微动垫中间加工有用于固定轴承的阶梯孔，分别在两边安装角接触球轴承，短轴穿过轴承。为使微动垫在滚动微动疲劳试验的过程中相对于短轴的位置保持不变，防止微动垫在试验过程中离开试件表面造成试件上下表面的受力面积不一致，采用轴套安装在两轴承两端用于定位。在左夹具体的左右平面分别加工有用于定位配
合的t型槽，通过t型槽与右夹具体的t型导轨进行配合，进一步对左微动垫夹持机构、右微动垫夹持机构进行定位，进而定位两微动垫，使在试验过程中两微动垫中心轴所在平面始终与试件表面垂直，防止在施加法向载荷p的同时对试件施加弯矩，降低滚动微动疲劳试验的精度。
11.右微动垫夹持机构用于夹持微动垫并承载螺母拧紧后施加的压力，并将压力传导至试件上。所述右微动垫夹持机构包括右微动垫、短轴、轴承、平键与右夹具体。右夹具体上表面加工有用于与压力传感器进行配合的圆槽，对压力传感器进行定位。右夹具体上表面还加工有用于穿过螺柱的通孔，通过通孔与螺柱的间隙配合对固定片、左微动垫夹持机构、右微动垫夹持机构四个机构初步定位。右夹具体的内表面加工有两凸台，凸台中间加工有用于短轴穿过的圆孔，为使在滚动微动疲劳试验的过程中，短轴中心轴相对于圆孔的轴线时刻重合保持不动，在轴和孔两端加工键槽，通过平键使短轴与凸台圆孔固定配合，使试验过程中滚动轴心相对于右夹具体的位置不变，并承受在试验过程中因试件变形带动微动垫滚动产生的扭矩，使短轴的轴向与周向固定，以达到试验过程中的相对滚动都来自于试件的变形的目的，增加试验精度。微动垫中间加工有用于固定轴承的阶梯孔，分别在两边安装角接触球轴承，短轴穿过轴承。为使微动垫在滚动微动疲劳试验的过程中相对于短轴的位置保持不变，防止微动垫在试验过程中离开试件表面造成试件上下表面的受力面积不一致，采用轴套安装在两轴承两端用于定位。在右夹具体的左右平面分别加工有用于定位配合的t型导轨，通过t型导轨与左夹具体t型槽的进行配合，进一步对左微动垫夹持机构、右微动垫夹持机构进行定位，进而定位两微动垫，实现在试验过程中两微动垫中心轴所在平面始终与试件表面垂直，防止在施加法向载荷p的同时对试件施加弯矩，降低滚动微动疲劳试验的精度。在右夹具体的左平面上加工有与试件配合的装夹平台，装夹平台下表面加工有用于与试件表面的凸体配合的凹槽，实现试件与右微动垫夹持机构的定位，保证在试验过程中试件上端与右微动垫夹持机构的相对固定，防止在试验过程中试件与右微动垫夹持机构产生相对滑动，改变微动垫与试件的相对滚动，降低试验精度。将右微动垫夹持机构的装夹平台与试件一起装夹到拉压疲劳试验机的夹具上，试验过程中试样上端保持固定，试验过程的变形都来自于拉压疲劳试验机对试件施加的疲劳载荷f使试件下端产生位移，并通过试件与微动垫之间的摩擦带动微动垫滚动，以达到滚动微动疲劳试验的目的，并以实现在试验过程中，试验过程中的相对滚动仅来自于试件的形变，提高试验精度。
12.本发明公开的滚动微动试验装置在试验过程中所用试样与一般的疲劳试验所使用的不同，在试样两边分别加工有对称加厚层与非对称加厚层。通过调整对称加厚层、非对称加厚层、装夹平台的厚度，保证在试样与滚动微动疲劳试验夹具装夹到拉压疲劳试验机夹具的过程中两端厚度相同，保证试样保持垂直，使试验过程中所施加的疲劳载荷f在滚动微动疲劳试验装置与试件装配后的整体的中心轴上，使试件受到的疲劳载荷f平行于试件，增加试验的精度，具体实现方法为：
13.l1 d＝l2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
14.其中l1为对称加厚层的厚度，d为右微动垫夹持机构装夹平台的厚度，l2为非对称加厚层的厚度。在试样的对称加厚层处加工有凸体，用于与右微动垫夹持机构的装夹平台上的凹槽配合，防止在试验过程中由于滑动产生相对位移，加厚层的目的是保证滚动微动疲劳处先于凸体处产生疲劳裂纹并断裂。
15.作为优选，在拉压疲劳试验机旁旁边架设高速摄像机建立裂纹萌生扩展与试件变形检测系统，通过数字图像相关法dic代替传统的应变片测量试件上的应变，并通过高速摄像机实时监测试件上裂纹萌生与扩展情况，实时判断试验是否应停止；或者完成预定周次疲劳试验后，观察接触区形貌，判断是否会在进行预定周次的疲劳试验后，会出现滚动与滑动微动共同存在的情况，改变疲劳载荷f与法向载荷p的大小，绘制滚动微动疲劳试验的微动图，分析裂纹萌生扩展与试件变形情况。
16.本发明公开的一种滚动微动疲劳试验方法，基于所述一种滚动微动疲劳试验装置实现，包括如下步骤：
17.第一步，将使用的试样装夹在滚动微动疲劳试验夹具中，拧紧螺母，通过固定片、压力传感器、左微动垫夹持机构、右微动垫夹持机构将力通过微动垫施加在试件表面，即为试验过程中的法向载荷p，通过压力传感器的读数对螺母位置进行微调，实现对所施加的法向载荷p的调节，以达到试验要求；
18.第二步，将试样与滚动微动疲劳试验夹具安装后的整体装夹在拉压疲劳试验机的夹具上，将右微动垫夹持机构与试件一同装夹在拉压疲劳试验机的夹具上，使在试验过程中滚动微动疲劳试验夹具相对于拉压疲劳试验机位置固定；
19.第三步，架设高速摄像机，为记录试样的裂纹萌生、扩展的特征以及疲劳寿命做准备，并通过数字图像相关法dic对试样在试验过程中的应变进行测量；
20.第四步，启动拉压疲劳试验机，为滚动微动疲劳试验夹具与试样整体施加轴向疲劳载荷f，保证在试验过程中只有试件受力产生形变，并通过试件与微动垫之间的摩擦带动微动垫滚动，达到滚动微动疲劳的试验目的。分别对不同试件进行拉断的疲劳试验或预定周次的疲劳试验。
21.还包括第五步，对试样的断口形貌、接触区形貌、裂纹面形貌进行观察，再改变试验参数重复试验，绘制滚动微动疲劳试验的为动图，对滚动微动疲劳的机理与特征进行分析。从接触区的载荷分布入手，分析滚动微动接触区载荷分布的特征，与微动痕进行映射，分别建立疲劳载荷f与法向载荷p与疲劳失效之间的联系，为滚动微动疲劳寿命的研究与预测、滚动微动模式的接触区特征提供支撑。
22.试验过程中试件所受的循环应力σ大小为：
[0023][0024]
其中s1为试件对称加厚层的厚度，s2为右夹具体上的装夹平台的厚度。
[0025]
有益效果：
[0026]
1、本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置及方法，建立在拉压疲劳试验机的基础之上，无需专用的滚动微动疲劳试验装置，通过增加滚动微动疲劳试验夹具，当试件在拉压疲劳试验机中承受拉压载荷时，试件会产生一定变形，带动微动垫滚动，实现在拉压疲劳试验机上开展滚动微动疲劳试验，降低试验的成本与复杂程度，提高试验精度。
[0027]
2、本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置及方法，在工作中右微动垫夹持机构与试件一同装夹在拉压疲劳试验机的夹具上，对拉压疲劳试验机的型号没有限制，满足标准化的疲劳试验要求，无需特定的拉压疲劳试验机进行匹配，降低试验成本与复杂度。
[0028]
3、本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置及方法，在固定片、左微动垫夹持机
构、右微动垫夹持机构上分别加工有通孔，实现对试验装置的初步定位，在固定片、左微动垫夹持机构、右微动垫夹持机构上又分别加工有t型槽与t型导轨，实现对试验装置的精确定位，保证在试验过程中，两微动垫中心轴所在平面与试件表面垂直，使试件不受扭矩，提高试验精度。
[0029]
4、本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置及方法，在左微动垫夹持机构、右微动垫夹持机构上分别加装固定片与压力传感器，使装置左右两侧对称，保证试验过程中两微动垫受力均衡，不会出现侧倾的现象，提高试验精度。
[0030]
5、本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置及方法，模拟实际构件服役过程中所承受的滚动微动疲劳载荷，能够精确的复现构件的滚动微动疲劳行为，提高疲劳寿命的试验精度，减小试验结果的分散性。
[0031]
6、本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置及方法，采用轴套安装在短轴上对两轴承进行定位，使微动垫在滚动微动疲劳试验的过程中相对于短轴的位置保持不变，防止微动垫离开试件表面造成试件上下表面的受力面积不一致，提高试验精度。
[0032]
7、本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置及方法，从接触区的载荷分布入手，分析滚动微动接触区载荷分布的特征，与微动痕进行映射，建立载荷与疲劳失效之间的联系，为滚动微动疲劳寿命的研究与预测、滚动微动模式的接触区特征等提供试验与理论依据。
[0033]
8、本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置及方法，通过裂纹萌生扩展与试件变形检测系统，实时观察裂纹萌生扩展，并通过计算机录像，为后期分析研究微动疲劳裂纹的萌生与扩展提供动态试验证据，并通过dic技术代替传统的应变片测量试件应变，提高试验结果的准确性，并且非接触式测量减少外部影响，提高试验结果的精度。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]
图1为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置与试验机安装示意图
[0036]
图2为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置的工作状态示意图
[0037]
图3为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置的工作时试件的受力示意图
[0038]
图4为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置总体爆炸图
[0039]
图5为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置固定片示意图
[0040]
图6为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置左微动垫夹持机构示意图
[0041]
图7为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置左微动垫夹持机构爆炸图
[0042]
图8为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置左微动垫夹持机构局部剖视图
[0043]
图9为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置试样示意图
[0044]
图10为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置右微动垫夹持机构示意图
[0045]
图11为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置右微动垫夹持机构爆炸图
[0046]
图12为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置右微动垫夹持机构局部剖视图
[0047]
图13为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置短轴示意图
[0048]
图14为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置微动垫示意图
[0049]
图15为本发明公开的一种滚动微动疲劳试验装置对应的滚动微动疲劳试验流程图
[0050]
在图中：a-拉压疲劳试验机、b-本发明装置中的夹具、1-螺母、2-弹簧垫圈、3-固定片、3a-通孔、3b-圆槽、4-压力传感器、5-左微动垫夹持机构、501-左夹具体、501a-t型槽、501b-凸台、501c-圆孔、501d-键槽、501e-通孔、501f-圆槽、6-本装置使用的“狗骨状”试样、6a-凸体、6b-对称加厚层、6c-非对称加厚层、7-右微动垫夹持机构、701-右夹具体、701a-装夹平台、701b-凹槽、701c-t型导轨、701d-通孔、701e-凸台、701f-键槽、701g-圆孔、701h-圆槽、8-螺柱、9-平键、10-轴套、11-角接触球轴承、12-短轴、12a-键槽、13-微动垫、13a-阶梯孔、13b-上台阶孔。
具体实施方式
[0051]
体现本发明特征与优点的典型具体实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。
[0052]
在对本发明的不同示例性实施方式的描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之间”、“一端”、“两侧”“下部”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。
[0053]
用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
[0054]
如图1所示，本实施例公开的一种滚动微动疲劳试验装置，包括拉压疲劳试验机a与滚动微动疲劳试验夹具b，并搭载有高速摄像机对试验过程中试件的应变以及裂纹扩展萌生过程进行记录与测量。
[0055]
如图2、图4所示，所述滚动微动疲劳试验夹具b包括螺母1、弹簧垫圈2、固定片3、压力传感器4、左微动垫夹持机构5、右微动垫夹持机构7、螺柱8。
[0056]
所述固定片用于将压力传感器4固定在左微动垫夹持机构5、右微动垫夹持机构7的上表面，如图5所示。固定片3上加工有与压力传感器4相配合的圆槽3b，将压力传感器4的一端伸入圆槽3b进行定位。固定片3四角加工有通孔3a，其中穿过螺柱8，实现与左微动垫夹持机构5、右微动垫夹持机构7的连接，并对四部分进行初步定位。并且在螺母1拧紧的过程中，实现对固定片3施加法向载荷p，传递至压力传感器4上，压力传感器4上显示的读数即为试验过程中对试件6施加的法向载荷p。为防止螺母1在拉压疲劳试验机a施加疲劳载荷f的过程中由于振动而产生的松动，采用弹簧垫圈2，保证试验过程中法向载荷p的恒定，保证试验精度。
[0057]
所述左微动垫夹持机构5用于将受到的法向载荷p通过微动垫13传递给试件6并夹持微动垫13，包括左夹具体501、平键9、轴套10、角接触球轴承11、短轴12、微动垫13，如图6、图7、图8、图13、图14所示。左夹具体501上表面加工有圆槽501e用于与压力传感器4进行配合，结合固定片3将压力传感器4固定，使读数即法向载荷p在试验过程中稳定。左夹具体501的左右表面加工有t型槽501a，用于与右微动垫夹持机构7配合，实现二者之间的定位，保证两微动垫13在理想位置，即两微动垫13的中心轴所在平面与试件6表面垂直，避免在试验过程中试件6受到额外的扭矩，对试验结果产生影响，提高试验精度。左夹具体501内表面加工有两个凸台501b，凸台501b中加工有圆孔501c，并且其中一个凸台501b加工有键槽501d，分别用于与短轴12与平键9进行配合。为方便安装，依次将轴套10、轴承11、微动垫13、轴承11、轴套10依次安装到短轴12上，再将平键9安装到键槽501d上，再将短轴12穿入未加工键槽的圆孔501c中，实现短轴12的轴向与周向固定，避免在拉压疲劳试验机a工作的过程中短轴12的偏移，使试件6上表面受力不均匀，影响试验结果。左夹具体501上加工有四个通孔501e，用于穿过螺柱8，其间为间隙配合，实现固定片3、左微动垫夹持机构5、右微动垫夹持机构7的初步定位。轴套10用于对微动垫13进行定位，使其在工作过程中保持位置不变，防止微动垫13离开试件6表面，防止由于装配精度不够导致的上下表面受力不一致。
[0058]
所述右微动垫夹持机构7用于将受到的法向载荷p通过微动垫13传递给试件6并夹持微动垫13，包括右夹具体701、平键9、轴套10、角接触球轴承11、短轴12、微动垫13，如图10、图11、图12、图13、图14所示。在右夹具体701的左平面上加工有与试件6配合的装夹平台701a，装夹平台下表面加工出有7个凹槽701b，用于与试件6表面的凸体6a配合，实现试件6与右微动垫夹持机构7的定位，防止在试验过程中试件6与右微动垫夹持机构7产生相对滑动，改变微动垫13与试件6的相对位移，降低试验精度。将右微动垫夹持机构的装夹平台701a与试件6一起装夹到拉压疲劳试验机a的夹具上，以实现在试验过程中，微动垫13相对于拉压疲劳试验机a静止，只有试件6在拉压过程中产生形变导致试件6与微动垫13间产生相对滚动。右夹具体701上表面加工有圆槽701d用于与压力传感器4进行配合，结合固定片3将压力传感器4固定，使读数即法向载荷p在试验过程中稳定。右夹具体701的左右表面加工有t型导轨701c，用于与左微动垫夹持机构5配合，实现二者之间的定位，保证两微动垫13在理想位置，即两微动垫13的中心轴所在平面与试件6表面垂直，避免在试验过程中试件6受到额外的扭矩，对试验结果产生影响，提高试验精度。右夹具体701内表面加工有两个凸台701e，凸台701e中加工有圆孔701g与键槽701f，分别用于与短轴12与平键9进行配合。为方便安装，依次将轴套10、轴承11、微动垫13、轴承11、轴套10依次安装到短轴12上，再将平键9安装到键槽701f上，再将短轴12穿入未加工键槽的圆孔701g中，实现短轴12的轴向与周向固定，避免在拉压疲劳试验机a工作的过程中短轴12的偏移，使试件6上表面受力不均匀，影响试验结果。右夹具体701上加工有四个通孔701d，用于穿过螺柱8，其间为间隙配合，实现固定片3、左微动垫夹持机构5、右微动垫夹持机构7的初步定位。轴套10用于对微动垫13进行定位，使其在工作过程中保持位置不变，防止微动垫13离开试件6表面，防止由于装配精度不够导致的上下表面受力不一致。
[0059]
所述“狗骨状”试样6与一般的疲劳试验所使用的不同，在试样6两边分别加工出了对称加厚层6b与非对称加厚层6c。在试验过程中对称加厚层6b上加工的凸体6a与右微动垫夹持机构的装夹平台701a上的凹槽701b相配合，配合后的厚度与非对称加厚层6c的厚度一
致，实现在夹装到拉压疲劳试验机a的夹具时的厚度相同，保证试样始终垂直。对称加厚层6b与右微动垫夹持机构的装夹平台上的凹槽701b的配合，也能防止在试验过程中由于滑动产生相对位移，加厚层的目的是保证滚动微动疲劳处先于试样凸体6a处产生疲劳裂纹并断裂。
[0060]
将左微动垫夹持机构5、右微动垫夹持机构7分别按描述安装好后，将试样6装夹在其中，并使用螺柱8穿过各结构的通孔，将各部分连接定位，最后安装弹簧垫圈2与螺母1，拧紧螺母1，将力通过微动垫13传递至试件6表面，即为滚动微动疲劳试验过程中所施加的法向载荷p，法向载荷p的大小即为压力传感器4上的读数，通过微调螺母1的位置对法向载荷p的大小进行调整。并将试样6与滚动微动疲劳试验夹具b整体装夹在拉压疲劳试验机a的夹具中，使滚动微动疲劳试验夹具b整体相对于拉压疲劳试验机a固定，并在试验机旁边架设高速摄像机建立裂纹萌生扩展与试件变形检测系统，通过数字图像相关法dic代替传统的应变片测量试件6上的应变，启动拉压疲劳试验机a，分别对不同试件6进行拉断的疲劳试验或预定周次的疲劳试验，实现在试验过程中拉压疲劳试验机a对试件6施加的疲劳载荷f在试验过程中只使试件6发生变形，通过试件6与微动垫13间的摩擦力实现滚动微动，同时在试验过程中通过高速摄像机实时监测试件上裂纹萌生与扩展情况；或者完成预定周次疲劳试验后，观察接触区形貌，判断是否会在进行预定周次的疲劳试验后，会出现滚动与滑动微动共同存在的情况，改变疲劳载荷f与法向载荷p的大小，绘制滚动微动疲劳试验的微动图，分析裂纹萌生扩展与变形情况。再改变试验参数重复试验，绘制滚动微动疲劳试验的微动图，对滚动微动疲劳的机理与特征进行分析。从接触区的载荷分布入手，分析滚动微动接触区载荷分布的特征，与微动痕进行映射，分别建立疲劳载荷f与法向载荷p与疲劳失效之间的联系，为滚动微动疲劳寿命的研究与预测、滚动微动模式的接触区特征等提供试验与理论依据，试验过程中试件6的受力分析如图3所示，滚动微动疲劳试验流程图如图15所示。
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以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。