[發明專利]一種簡易試件疲勞試驗機

有效

• 申請號: 201310256611.8
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103353429A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 李洪雙;夏爽;馬遠卓;王宇;趙安龍;郭麥萍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/34
• 分類號: G01N3/34
• 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

本發明涉及材料疲勞試驗裝置的技術領域，尤其涉及試驗機的技術領域。

背景技術

材料的疲勞壽命是對結構進行強度及壽命計算的基本依據之一，一般對試件進行破壞性試驗以獲得材料的疲勞壽命數據。為得到材料的等壽命曲線，需要對試件進行幾十次疲勞試驗，而考慮到材料對溫度的敏感性，一般不宜將疲勞載荷循環頻率設定得很高，因此進行一次試驗往往需要數周，甚至數年的時間。因此疲勞試驗成本不但與試件相關成本有關，而且與試驗機的折舊費用緊密關聯，而傳統的液壓伺服試驗機成本達到數十萬人民幣甚至上百萬元人民幣，使得材料疲勞試驗的綜合成本居高不下。

發明內容

本發明目的是提供一種結構簡單，成本低，且易于測量的簡易試件疲勞試驗機。

一種簡易試件疲勞試驗機，包括L形框架，所述L形框架包括立柱、底座，立柱上連接與底座平行的杠桿梁，底座上布置下端滑軌，下端滑軌上布置下端滑塊，下端滑塊的上方布置高度調節機構，高度連接機構的上方布置下端夾具；杠桿梁的下端面布置上端滑軌，上端滑軌上布置上端滑塊，上端滑塊的下端布置上端夾具，上端夾具與上端滑塊之間布置測力傳感器；上端夾具與下端夾具之間布置試件；底座上遠離立柱的一側布置相互連接的往復運動機構、電動機，杠桿梁上遠離立柱的一端布置螺桿，螺桿與往復運動機構之間布置彈簧組，立柱上設置與電動機相連的高頻驅動器。

本發明的杠桿梁與立柱之間通過鉸鏈軸承連接。

本發明采用上述技術方案，與現有技術相比具有如下優點：本發明提供的一種簡易疲勞試驗機，結構簡單，可靠性高，且成本非常低廉，非常適合用于長時間無人維護的材料疲勞試驗。試驗機的疲勞載荷的配置調整也非常直接，可以方便地通過夾具位置和預加載螺桿改變應力比R和載荷的振幅，在得到試件材料的彈性模量和尺寸后就可以直接校準試驗機。一臺傳統的伺服液壓試驗機的成本高達數十萬元，而本發明所述的試驗機的綜合成本不到2萬元，可大大降低材料疲勞試驗機的折舊成本，基于本發明提供的低成本試驗機，可采用多機同步試驗的工作模式，進而能夠大大減少總試驗時間。

附圖說明

圖1是本發明的一種結構示意圖。

圖中：1、L形框架，2、下端夾具，3、高度調節機構，4、下端滑塊，5、下端滑軌，6、試件，7、彈簧組，8、往復運動機構，9、電動機，10、變頻驅動器，11、鉸鏈軸承，12、杠桿梁，13、上端滑塊，14、上端滑軌，15、測力傳感器，16、上端夾具，17、螺桿。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明：

如圖1所示，一種簡易試件疲勞試驗機，其特征在于包括L形框架1，所述L形框架1包括立柱、底座，立柱上連接與底座平行的杠桿梁12，底座上布置下端滑軌5，下端滑軌5上布置下端滑塊4，下端滑塊4的上方布置高度調節機構3，高度連接機構3的上方布置下端夾具2；杠桿梁12的下端面布置上端滑軌14，上端滑軌14上布置上端滑塊13，上端滑塊13的下端布置上端夾具16，上端夾具16與上端滑塊13之間布置測力傳感器15；上端夾具16與下端夾具2之間布置試件6；底座上遠離立柱的一側布置相互連接的往復運動機構8、電動機9，杠桿梁12上遠離立柱的一端布置螺桿17，螺桿17與往復運動機構8之間布置彈簧組7，立柱上設置與電動機9相連的高頻驅動器10。

如圖1所示，本發明的杠桿梁12與立柱之間通過鉸鏈軸承11連接。

本發明通過改變夾具所連滑塊的位置來調整循環載荷的振幅大小。本發明改變螺桿的長度可控制循環載荷的初始加載大小，初始加載力由彈簧組產生。本發明需求的循環載荷由電動機和往復運動機構聯動產生。

本發明產生循環載荷的機構由一系列可被壓縮(或拉伸)的彈簧組、往復運動機構及電動機構成，這些彈簧變形產生的力通過往復運動機構作用在杠桿梁上，杠桿梁進一步將載荷傳遞至夾具上。

本發明的上下夾具至杠桿梁支點的水平距離可通過移動滑軌上的滑塊來改變。試件上的力的大小與該距離成反比，因此前可利用夾具的位置控制循環載荷的大小。

本發明在試件安裝完畢后，載荷循環中的最小載荷由處于壓縮或拉伸狀態的彈簧產生，它們通過兩套分別有著右螺紋和左螺紋的螺紋桿和螺母控制。在應力比0<R<1(拉-拉循環)的情形下，兩根螺桿應按照相互遠離的方向調整，此時對彈簧產生預壓縮。對于R>1(壓-壓循環)，螺桿則按相互靠近的方向調整，這樣使得彈簧處于被拉伸狀態。預加載可以直接由測力傳感器測量得到。