[實用新型]一種高頻扭轉疲勞實驗裝置

有效

• 申請號: 201320325828.5
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN203350138U
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 唐維維;王弘;陳舟;謝卿;周蒙蛟;汪奔
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/26
• 分類號: G01N3/26
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本實用新型屬于材料疲勞實驗技術領域，具體涉及高頻扭轉疲勞實驗裝置。?

技術背景

疲勞是材料在循環載荷作用下發生破壞的現象。在現代工程的各個方面，如汽車、飛機、輪船、機車車輛、工程機械、石油鉆井設備、鐵路橋梁、核反應堆和發電設備等，其主要零件和構件，大多在循環變化的載荷作用下工作，疲勞是其主要的失效形式。據統計，各種運動構件的破壞90%是由疲勞引起的。疲勞斷裂通常是突然發生的，沒有任何先兆，往往導致災難性的事故。鑒于此，材料疲勞研究受到廣大科學工作者的重視。?

隨著航空航天、汽車、鐵路、核工業等領域工業技術的不斷發展，各零部件在服役期內，承受重復載荷的次數高達10⁹‐10¹¹次循環。這種循環載荷峰值往往小于根據靜態斷裂分析估算出來的“安全”載荷。?

高頻疲勞實驗技術采用共振原理，換能器將高頻發生器產生的20KHZ的電信號轉化成相同頻率的機械振動，振動位移放大器將機械振動放大，并加載于疲勞試件。通過這種方式實現材料的超高周疲勞性能實驗。高頻疲勞技術以其頻率高、加載穩定的特點，成為了材料超高周疲勞性能研究的主要實驗方式。?

現有的高頻疲勞實驗局限于在拉壓、彎曲兩個荷載工況，各工業領域的結構零部件往往還承受著不同程度的扭轉荷載。由于現有實驗設備沒有能夠將軸向波轉換成扭轉波的裝置，且扭轉載荷的加載存在困難，所以，國內鮮有開展材料超高周扭轉疲勞性能相關研究。?

發明內容

本實用新型的目的是提供一種高頻扭轉疲勞實驗裝置，它能有效的將軸向?波轉換成扭轉波從而解決扭轉載荷的加載存在困難的問題。?

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：它包括換能器、實驗支座、轉換裝置固定承臺和拉伸——扭轉轉換裝置，拉伸——扭轉轉換裝置由軸向位移振動桿和耦合器組成，兩者通過螺桿連接；換能器夾具尾端帶有螺紋桿，該螺紋桿穿過實驗支座槽孔，通過尾端的兩個螺帽配合固定在實驗支座上；換能器夾具有通孔，其一側有螺孔；轉換裝置固定承臺是一塊三角板，三角板一條直角邊有兩個螺孔，通過螺栓固定在實驗支座槽孔上。?

拉伸——扭轉轉換裝置由軸向位移振動桿和耦合器通過銷釘固定連接而成。?

拉伸——扭轉轉換裝置的下端與扭轉放大器通過螺桿連接，扭轉放大器末端與扭轉試件連接。?

換能器夾具和轉換裝置承固定承臺構成固定裝置，將換能器和轉換裝置的組合體水平地固定在實驗支座上。?

換能器與拉伸——扭轉轉換裝置通過螺桿相連，拉伸——扭轉轉換裝置和扭轉位移放大器通過螺桿相連。換能器將高頻發生器產生的20KHZ電信號轉化成同頻率的機械振動。拉伸——扭轉轉換裝置將換能器產生的軸向振動波轉換成周向扭轉波。轉換裝置由軸向位移振動桿和耦合器組成，兩部分緊固連接。軸向位移振動桿和耦合器分別近似（近似的是頻率，如不近似，則無法實現組合體滿足共振條件）滿足軸向拉伸振動、周向扭轉振動20KHZ共振條件，且緊固連接的轉換裝置也滿足20KHZ共振條件。拉伸放大器通過緊固連接將換能器產生的軸向振動波傳遞至耦合器端部。耦合器將端部軸向振動波轉換成周向扭轉波，并傳遞到耦合器的另一端。扭轉放大器與拉伸——扭轉轉換裝置的耦合器的另一端通過螺桿相連。扭轉位移放大器將扭轉轉換裝置輸出的高頻扭轉振?動波放大至實驗所需。?

兩者通過位置調整，應保證換能器和拉伸——扭轉轉換裝置在同一水平面上，相互沒有作用力；耦合器應垂直于支座，與地面保持一定距離。高頻扭轉疲勞實驗裝置拉伸——扭轉轉換裝置能夠將軸向拉伸振動波轉換成周向扭轉振動波，扭轉位移放大器能夠放大轉換裝置輸出的扭轉振動波。通過模態轉換，能夠產生實驗所需的扭轉振動波。它適用于加載高頻、低幅的純扭轉荷載，實現材料超高周扭轉疲勞實驗研究。?

本實用新型與現有技術相比的優點與效果：?

1.現有的高頻疲勞試驗設備只能產生縱向波和橫向波，實驗內容只涵蓋了拉伸、彎曲，而無法實現扭轉加載。本實用新型通過模態轉換，成功地得到了周向扭轉振動波。?

2.本實用新型的模態轉換建立在現有換能器的基礎上，無需對換能器進行改裝，方便快捷，實驗設備成本低。?

附圖說明

附圖1為本實用新型正視圖；?

附圖2為本實用新型軸測圖；?

附圖3為本實用新型軸向位移振動桿和耦合器通過銷釘固定連接示意圖；?

附圖4為本實用新型實實驗支座軸測圖；?

附圖5為本實用新型換能器夾具軸測圖；?