[發明專利]一種用于金屬材料疲勞裂紋擴展的觀測系統

有效

• 申請號: 201510225456.2
• 申請日: 2015-05-05
• 公開（公告）號: CN104833598B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 庹文海;楊尚磊;張冬梅;楊智華;王妍;姜亦帥;王佳;楊文濤
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司31227
• 代理人: 唐燕潔

技術領域

本發明涉及一種金屬材料的裂紋檢測系統，特別涉及一種用于金屬材料疲勞裂紋擴展的觀測系統。

背景技術

眾所周知，金屬疲勞失效是導致工程結構和機械失效的主要原因之一。金屬材料發生疲勞的完整過程是在循環應力的作用下形成裂紋，裂紋擴展并且最終達到斷裂所需的臨界尺寸的過程。因此，金屬材料疲勞機理包涵著在交變應力作用下金屬材料中裂紋萌生和穩定擴展的機理，從而需要對裂紋萌生和穩定擴展進行精確的分析，以便于準確監測統計材料的疲勞壽命并完整分析金屬疲勞失效過程。常用的測試方法是，通過實時測量金屬疲勞交變載荷作用下所產生裂紋長度的變化的疲勞裂紋擴展實驗，來評估金屬材料的疲勞性能。目前國際標準規定的主要有三點彎曲疲勞裂紋擴展速率實驗和預制裂紋的緊湊拉伸(CT)試驗，通常金屬疲勞裂紋的擴展沿著預制裂紋方向發展，可以準確地測量裂紋長度。

使用傳統的顯微鏡觀察和復型法監測裂紋的萌生和擴展需要由人工操作來完成，不僅工作效率低而且容易受到檢測人員主觀因素的影響，既不能保證檢測的效率和精度要求，又不能滿足實驗的要求。

發明內容

本發明的目的在于針對上述問題，提供了一種用于金屬材料疲勞裂紋擴展的觀測系統，可以更直觀、精確、實時地分析裂紋擴展過程中的一些規律，還可以方便地對試驗數據進行歸檔。

本發明的目的是這樣實現的：

一種用于金屬材料疲勞裂紋擴展的觀測系統，包括原位雙向拉壓疲勞試驗機、攝像機、固定支架和電腦；

所述攝像機通過固定支架懸空固定在原位雙向拉壓疲勞試驗機的上方，所述固定支架具有水平方向和垂直方向的調節功能；

所述電腦與攝像機相連，用于存儲攝像機拍攝的試驗過程。

其中，所述固定支架包括矩形的底座,該底座自其前邊沿向內開有矩形凹口，自其后邊沿的中心向后水平凸伸出矩形的連接平臺，在連接平臺和底座的相交處開有矩形的嵌入孔；所述嵌入孔內設有滑塊，該滑塊可在嵌入孔內作前后移動；所述滑塊上固定有垂直的支撐管；所述支撐管的頂部套有向前水平凸伸的懸梁，所述懸梁可沿支撐管作上下移動，其前端固定有攝像機。

其中，所述嵌入孔的后側壁的中心開有前后貫通的螺紋孔，所述滑塊的中心開有與所述螺紋孔的孔徑和螺紋相同的前后貫通的定位孔，所述滑塊放置在嵌入孔內，通過長螺桿依次穿過螺紋孔和定位孔將滑塊和底座相連，并通過旋轉長螺桿使滑塊在嵌入孔內作前后移動。

其中，所述嵌入孔的左右兩內側壁的橫截面呈向外凹陷的半圓形，所述滑塊的左右兩側壁的橫截面呈向內凹陷的半圓形，所述滑塊放入嵌入孔內后，其左右相交處各形成一個圓柱形空腔，所述嵌入孔的后側壁上對應于兩個圓柱形空腔的位置各開有一個圓柱形通孔，所述兩個圓柱形空腔分別與兩個圓柱形通孔相通形成中空的銷孔，所述銷孔內安裝有定位銷。

其中，所述懸梁通過手搖柄套在所述支撐管的頂部，所述懸梁靠近其末端處開有圓形的套口；所述支撐管為圓柱形；所述手搖柄包括套管和與套管的頂部相連的水平手柄，所述套管的外徑與懸梁的套口相匹配，其內徑與支撐管的直徑相匹配；

所述懸梁通過套口固套在手搖柄的套管外，再通過套管套裝在支撐管的頂部；轉動手搖柄使手搖柄連帶懸梁一起沿支撐管作上下移動。

其中，所述懸梁的前端設有可容納攝像機鏡頭的套孔，該套孔的側壁上還開有一對對稱的緊固螺紋孔。

其中，所述滑塊上固定有方形墊片，該方形墊片的中心開有可容納支撐管的圓孔，所述支撐管通過其底端插入到方形墊片的圓孔中進行固定；

其中，所述方形墊片的一邊自其中心往圓孔的中心方向開有一條間隙，所述間隙兩側的方形墊片上開有與間隙垂直并相通的一對緊固螺紋孔；所述懸梁的末端自其中心往套口方向開有一條細縫，所述細縫兩側的懸梁上也開有與細縫垂直并相通的一對緊固螺紋孔。

本發明的有益效果為：使用本發明對金屬材料的疲勞裂紋進行觀測，可有效提高整個檢測過程的穩定性，且本發明移動方便，易拆卸，成本低。

附圖說明

圖1本發明的結構圖。

圖2為固定支架的底座結構圖。

圖3為固定支架的滑塊結構圖。

圖4為固定支架的手搖柄結構圖。

圖5為固定支架的懸梁結構圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發明。