[發明專利]機械式頂推疲勞試驗機及腐蝕疲勞試驗方法

無效

• 申請號: 201210517209.6
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN102980822A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 蔡晨寧;潘建伍;劉麗娜;周雪華;許曉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N17/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種機械頂推多功能腐蝕疲勞試驗機及腐蝕疲勞試驗方法，屬于結構實驗力學領域。

背景技術

航空、航海、交通、道橋、建筑、港口工程結構中，各種材料的梁和彈性元件為典型受力構件，它們都長期處于各種環境下的重復受力狀態下，因而這一類構件在各種環境下疲勞強度是結構力學中的重要研究課題。特別是在現代工程結構設計中，必須研究構件在復雜環境和載荷下的強度問題，迫切需要在實驗室中實現這種載荷和環境狀態，來考核構件的疲勞強度，為下一步的理論建立做準備。?

長期以來，對于這一類構件實現低成本的腐蝕疲勞試驗是十分困難的。目前可以采用液壓伺服疲勞試驗機來實現，但由于這些設備價格昂貴，對使用環境都有嚴格的要求，且高能耗、長時間使用需要很高的試驗成本。

現行的一些機械腐蝕疲勞試驗機，由于其加載裝置單純的采用位移控制加載，故在彈性范圍內，結構變形較小，載荷的精度完全由位移精度來實現，在加上疲勞試驗中試驗件的磨損，因此無法保證試驗載荷的精度要求，造成試驗效果不佳，尤其對于小尺寸試件。

發明內容

本發明的目的在于提供一種精度高的機械式頂推疲勞試驗機及腐蝕疲勞試驗方法。

一種機械式頂推疲勞試驗機，其特征在于：包括支撐架、加載裝置；其中加載裝置包括固定安裝于支撐架的水平電機、通過減速機與水平電機相連的動力源軸、安裝于動力源軸的橢圓輪盤；還包括固定安裝于支撐架且依次位于橢圓輪盤下方的直線軸承和反力套筒；上述反力套筒頂部具有第一孔，反力套筒內自上而下依次安裝墊片、彈簧、加載壓頭、在反力筒內高度可調的調節板，調節板上具有第二孔；上述加載壓頭的下端伸出伸出調節板上的第二孔與試驗件接觸；上述直線軸承內安裝有頂推桿，頂推桿上端與橢圓輪盤接觸，下端安裝有力傳感器；力傳感器下端穿過反力套筒頂部的第一孔與墊片接觸。

所述的機械式頂推疲勞試驗機，其特征在于：該試驗機換包括腐蝕裝置，腐蝕裝置由水泵和位于加載壓頭下方的腐蝕箱組成。

所述機械式頂推疲勞試驗機進行試件腐蝕疲勞試驗方法，其特征在于包括以下步驟：（1）、配置腐蝕溶液，將試件放入腐蝕箱中，通過水泵控制腐蝕溶液的進出；（2）、旋轉橢圓輪盤，按需求調節橢圓輪盤位置后，將橢圓輪盤與動力源軸鎖緊；（3）、啟動動力源，利用調節板調節彈簧的伸縮量；（4）、通過進一步微調彈性元件的伸縮量，來調整頂推桿的整體長度，滿足試件加載需求；進行試件腐蝕疲勞試驗。

本腐蝕疲勞試驗機發明的基本原理是動力機構、減速機構協同工作，主要通過機械式頂推多功能加載裝置進行加載，然后通過腐蝕裝置進行腐蝕，加載即采用機械運動與彈性元件的組合，通過彈性元件力與變形成正比的原理，放大試驗位移的行程，降低結構磨損、機械間隙引起的載荷誤差，通過橢圓輪盤、鎖定螺栓、頂推桿、彈性元件、，實現對梁、板、彈簧等結構元件的較高精度的重復疲勞加載的方法。

主要優點：在同一試驗裝置上實現腐蝕與疲勞共同作用；用一種采用機械運動與彈性元件的組合，通過橢圓輪盤、鎖定螺栓、頂推桿、彈性元件，實現對梁、板、彈簧等結構元件的重復疲勞加載的方法；在同一套試驗裝置上，實現力控與位控兩種試驗方式；試驗裝置結構簡單，性能可靠，設備造價低；試驗裝置為低能耗產品，節能環保、試驗成本低廉；適用于試驗頻率低、試驗周期長的特殊環境下的腐蝕疲勞試驗。

預期效益：該試驗裝置解決了結構力學中要求試驗頻率低、試驗周期長的特殊環境（高低溫、鹽霧及二氧化硫等腐蝕環境）下低成本疲勞試驗的技術難題，為結構和材料的腐蝕疲勞性能研究提供了一種簡便易行的試驗方法與裝置。設計出的低能耗、高可靠性的無人值守腐蝕疲勞試驗裝置，用一套試驗裝置，實現力和位移控制疲勞加載和腐蝕疲勞耦合的試驗方法。且試驗裝置原理清晰，結構緊湊，使用方便，制造成本低，可重復使用，非常適合于新型材料、結構的大批量疲勞試驗件的試驗，具有很高的工程應用價值。

附圖說明

圖1是試驗裝置主視圖；

圖2是試驗裝置側視圖（主要構件）；

圖3試驗機彎曲試驗示意圖；

圖4試驗機剪切試驗示意圖；

圖5腐蝕疲勞機的附屬試驗器械；