[實用新型]疲勞試驗機

有效

• 申請號: 201220116234.9
• 申請日: 2012-03-26
• 公開（公告）號: CN202502022U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 吉伯海;徐聲亮;傅中秋;劉榮;田圓;楊牧野;前野裕文
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本實用新型涉及一種疲勞試驗裝置，屬于材料結構性能實驗的疲勞實驗領域。

背景技術

在工程實際中，許多材料或構件在實際應用中受到動載荷作用，與受到靜載荷作用時不同，這些材料或構件往往會在事先并未出現顯著變形的情況下突然發生疲勞破壞，對結構的安全性能產生重大影響。

隨著鋼材等級的提高以及產量的大幅增長，鋼結構的建筑與橋梁得以建設，幾百年的發展，鋼結構的強度與穩定問題得到了很好的解決，然而隨著其結構形式以及荷載作用的日新月異，鋼材的疲勞問題已成為鋼結構耐久性與適用性的關鍵問題。而試驗研究，是所有疲勞問題研究的基礎。

在此之前材料疲勞性能的研究已持續多年，疲勞試驗機的款型和功能不斷增多，以滿足不同材料疲勞試驗的需求。疲勞試驗機主要有液壓伺服式、電磁式和機械式幾種類型。其中液壓伺服式疲勞試驗機是一種較先進的測試裝置，但價格高昂，低頻工作狀態下功率消耗大成本高。電磁式疲勞試驗機平率高，主要用于疲勞性能較好的黑色金屬疲勞性能測試。機械式疲勞試驗機適用對頻率要求不高的疲勞試驗，功率小造價低。但以往機械式疲勞試驗機，對于試驗結束的判定條件繁雜，對于試驗終止命令反應慢，且輸出荷載范圍較小等不足。

此外，在上世紀50、60年代曾采嘗試采用偏心式加載體提供周期性疲勞荷載，然而在當時的技術環境下，該方案存在著幾點致命性問題：

A.???????偏心式加載體對任意方向均存在著周期性加載，故試樣目標位置處的疲勞應力較為復雜，而非簡單的正弦式波形應力；

B.???????偏心式加載體轉動時的輸出荷載不穩定，這主要歸結于電機自身不易調平以及偏心式加載體與電機的連接誤差；

C.???????偏心式加載體加速階段與減速階段的輸出荷載均小于正常工作狀態，且加載周期高于額定周期，前后的累積誤差對試驗的影響無法控制；

D.???????監測設備落后，以至于疲勞裂紋無法在第一時間察覺，且察覺后采取相應控制措施的時間間隔較長，均影響了試驗精度。

盡管整個試驗設備簡易且可操作性強，但上述短板使得該方法在試驗精度要求提高后逐漸淘汰。然而利用偏心式加載體激振器，具有其他疲勞試驗裝備所沒有的優勢：

A.???????加載頻率的頻譜較寬；

B.???????輸出疲勞荷載峰值幅度較廣；?

C.???????對材料屬性以及構件的尺寸效應不敏感，適用范圍廣；

D.???????操作簡便，試驗成本低。

因此，在確保試驗精度的基礎上，選擇效率高、成本低、操作簡便的試驗設備以及試驗方法，成為材料疲勞試驗研究關注的焦點。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種操作簡便、成本低且效率高的疲勞試驗機。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種疲勞試驗機，包括支架，其特征在于：在所述的支架上設置有支承平臺、環形框架、加載裝置以及與用于連接試件的安裝臺，所述的安裝臺和加載裝置的一端連接在所述的環形框架上，安裝臺和加載裝置的另一端則位于所述的支承平臺上，所述的加載裝置包括加載架、電機以及由連接桿和加載配重組成的加載主體，所述的加載架的上端面為加載平面，所述的加載主體設置在加載平面上，所述的電機設置在加載架的中部，在所述電機的輸出端連接所述的連接桿，所述的加載配重設置在所述的連接桿上，在所述的加載架的下端設置有移動滑輪。

在所述的環形框架的第一側面上設置有第一縱向支承滑塊，在所述的環形框架的第二側面上設置有第二縱向支承滑塊，所述的第一側面與第二側面相對，所述的第一縱向支承滑塊在所述的第一側面上沿垂直于該第一側面的方向上滑移，所述的第二縱向支承滑塊在所述的第二側面沿框架方向滑移，所述的安裝臺設置在第一縱向支承滑塊上，所述的加載裝置設置在第二縱向支承滑塊上。

在所述的環形框架的第三側面還設置有一縱向支承滑塊，在所述的縱向支承滑塊上和試件上分別設置有接觸裝置，在所述的加載架的兩側設置有磁鐵。

所述的接觸裝置包括底座、電磁繼電器和粘滯阻尼器，所述的粘滯阻尼器設置在底座的上端面上。

在所述的試件兩端設置有聲發射探頭。

與現有技術相比，本實用新型具有以下幾個特點：

A.????采用由連接桿和加載配重的家載體作為周期荷載的加載設備，結構簡單，原理清晰，且可以獲得高頻加載動力；此外，量化的偏心距可用于調節不同的峰值外荷載。