[發明專利]一種帶軸向載荷控制的旋轉彎曲疲勞實驗的裝置和方法

有效

• 申請號: 201210344406.2
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102866066A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 謝季佳;李端義;武曉雷;姜萍;劉元富
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/08;G01N3/32
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 王藝

1.一種疲勞實驗的裝置，包括旋轉彎曲疲勞加載裝置，其特征在于，所述裝置還包括對試驗樣品施加軸向力的軸向載荷加載與控制裝置；

所述軸向載荷加載與控制裝置包括：伺服電機與絲杠傳動裝置、軸向力傳感器和顯示與控制系統；所述伺服電機與絲杠傳動裝置與所述旋轉彎曲疲勞加載裝置相連，用于給試驗樣品施加軸向力；所述軸向力傳感器與所述伺服電機與絲杠傳動裝置和顯示與控制系統相連，用于測量所施加的軸向力的大小，并傳輸至顯示與控制系統；所述顯示與控制系統與所述伺服電機與絲杠傳動裝置相連，用于控制所述伺服電機與絲杠傳動裝置所施加的軸向力的大小。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，

所述顯示與控制系統根據所述力傳感器傳輸的軸向力測量值與程序設定值的差值反饋控制軸向力的大小。

3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，

所述旋轉彎曲疲勞加載裝置包括：兩根樣品固定軸、兩個圓錐滾子軸承、兩個固定套筒、四個鉸支點、旋轉裝置、彎曲加載裝置、底板；所述試驗樣品固定在所述兩根樣品固定軸之間，樣品固定軸通過圓錐滾子軸承安裝在固定套筒中間；所述四個鉸支點包括固定鉸支點、軸向加載鉸支點和兩個彎曲加載鉸支點，其中固定鉸支點和軸向加載鉸支點分別位于兩個固定套筒上，且與底板連接，用于支承整個四點彎曲受力結構的重量，兩個彎曲加載鉸支點分別位于兩個固定套筒上，與所述彎曲加載裝置相連，用于產生彎矩作用于試驗樣品；所述旋轉裝置與一根樣品固定軸相連，通過旋轉裝置帶動樣品固定軸旋轉，以實現試驗樣品的旋轉運動。

4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，

所述旋轉裝置包括相連的旋轉電機和十字聯軸器，所述十字聯軸器與一根樣品固定軸相連，該十字聯軸器的軸心位于該樣品固定軸與固定鉸支點對應的軸線交點。

5.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，

所述彎曲加載裝置為砝碼或者液壓加載裝置。

6.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，

所述旋轉彎曲疲勞加載裝置還包括滑軌；所述底板包括固定底板和活動底板，所述活動底板安裝在滑軌上，可沿裝置的軸向滑動；所述固定鉸支點與所述固定底板相連，所述軸向加載鉸支點與所述活動底板相連；所述活動底板與所述伺服電機與絲杠傳動裝置相連，所述軸向力傳感器位于所述活動底板與所述伺服電機與絲杠傳動裝置之間。

7.如權利要求1～6中任意一項所述的裝置，其特征在于，還包括溫度控制裝置，所述溫度控制裝置與顯示與控制系統相連，位于所述試驗樣品的外部，用于按照所述顯示與控制系統的控制，調節試驗樣品的環境溫度。

8.一種帶軸向載荷控制的旋轉彎曲疲勞實驗的方法，在實施單調拉伸實驗時，包括：

（1）將試驗樣品安裝在旋轉彎曲疲勞加載裝置的樣品固定軸上；

（2）利用軸向載荷加載與控制裝置對樣品施加單調拉伸；

（3）實驗過程中力、位移、應變等數據由相應傳感器記錄保存；

（4）持續拉伸直到試驗樣品斷裂。

9.一種帶軸向載荷控制的旋轉彎曲疲勞實驗的方法，在實施不同應力比下旋轉彎曲疲勞實驗時，包括：

（1）將試驗樣品安裝在旋轉彎曲疲勞加載裝置的樣品固定軸上；

（2）利用軸向載荷加載與控制裝置對試驗樣品施加平均應力；

（3）計算試驗中試驗樣品所受的應力幅對應的彎矩大?。?/p>

（4）利用旋轉彎曲疲勞加載裝置對試驗樣品施加彎矩；

（5）打開旋轉電機帶動樣品固定軸以一定速率旋轉，通過轉速控制試驗頻率；

（6）利用溫度控制裝置來控制試驗過程中試驗樣品的試驗溫度；

（7）繼續進行試驗直到試驗樣品疲勞破壞，記錄斷裂周次并保存斷裂的試驗樣品。

10.一種帶軸向載荷控制的旋轉彎曲疲勞實驗的方法，在實施兩種不同頻率不同幅值的復合疲勞實驗時，包括：

（1）將試驗樣品安裝在旋轉彎曲疲勞加載裝置的樣品固定軸上；

（2）利用軸向載荷加載與控制裝置對試驗樣品施加循環軸向載荷；

（3）計算試驗中試驗樣品所受的應力幅對應的彎矩大小；

（4）利用旋轉彎曲疲勞加載裝置對試驗樣品施加彎矩；

（5）打開旋轉電機帶動樣品固定軸以一定速率旋轉，通過轉速控制試驗頻率；

（6）利用溫度控制裝置來控制試驗過程中試驗樣品的試驗溫度；

（7）繼續進行試驗直到試驗樣品疲勞破壞，記錄斷裂周次并保存斷裂的試驗樣品。