[發明專利]自協調式微動疲勞試驗橫向微動加載裝置

有效

• 申請號: 201510243706.5
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號: CN104880362B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 謝林君;沈明學;劉小波;王吉波;任欣
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/32;G01N3/56
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本發明涉及材料疲勞性能試驗領域，尤其是一種對各種形狀的微動疲勞試驗試樣施加橫向微動載荷及產生微動摩擦磨損時的具有自協調且穩定可靠的加載裝置。

背景技術

微動是兩接觸表面之間發生的振幅極小(通常為微米量級)的相對運動，通常發生在振動環境下的近似緊配合的接觸表面，在外加載荷作用下則與疲勞共同作用形成微動疲勞。微動疲勞可以造成接觸表面摩擦磨損，產生材料損失和構件尺寸變化；也可以加速裂紋的萌生、擴展，使結構的疲勞壽命大大降低。其現象廣泛存在于機械、交通、電力、航空航天，乃至生物醫學工程等領域，它會加速零部件的疲勞裂紋萌生與擴展，從而明顯降低服役壽命，甚至造成災難性事故，因此微動損傷被稱為工業中的“癌癥”。研究表明，微動能使構件的疲勞壽命降低20％～80％，甚至更低。目前關于微動疲勞的研究雖不少,但均未取得重大突破，主要集中在:微動疲勞損傷機理、裂紋的萌生與擴展、對疲勞壽命的有效控制等方面。對微動疲勞損傷的評價標準也尚未統一。更沒有專門的微動疲勞的試驗標準及其試驗橫向加載裝置。

國內外研究微動疲勞的實驗裝置按照微動墊的結構不同主要可分為橋式微動墊和圓柱式微動墊等。前者為一種面接觸裝置，其優點在于不管是彎曲還是拉應力作用下微動墊可通過應力環或其他預緊裝置固定在標準疲勞試樣上。在20世紀90年代以前該裝置被廣泛采用，其結構簡單,但存在一些不足，首先，微動橋不是完全的剛體，變形造成與試樣間的接觸條件不好描述；其次，即使是在完全對稱情況下，兩微動橋腳也不可能完全一致地協調滑動，導致滑移區難以確定。后者為一種線接觸的實驗裝置，20世紀60年代末開始使用，該裝置被眾多研究者所接受。但是該裝置在使用過程中也存在一些問題，如微動系統剛性不好，微動墊相對滑動太大，導致其軸向位移大，橫向載荷在疲勞過程中會發生變化即載荷不穩定。

目前，在管材、板材等微動疲勞過程中，往往在由于微動裝置的穩定性及可靠性較差，導致試驗結果很不理想，試驗結果不能真實反映實際微動疲勞的性能。基于通用的微動疲勞試驗加載裝置穩定性較差，施加載荷波動性較大等情況。所以，在材料微動疲勞試驗時，必須設計一種對試樣施加橫向載荷穩定可靠的試驗裝置，從而使得試樣受到軸向載荷而發生相對滑動時，橫向載荷將不發生改變。并且在整個試驗過程中微動結構、固定支座等結構也能穩定可靠的工作。因此，設計出一套剛性好，系統穩定的同時具有載荷自協調功能的微動疲勞橫向加載裝置具有重要的意義。

發明內容

為了克服已有微動疲勞試驗橫向微動加載裝置的不具有自協調載荷作用、穩定性較差、可靠性較差的不足，本發明提供一種穩定性良好、可靠性強、具有載荷自協調作用的自協調式微動疲勞試驗橫向微動加載裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種自協調式微動疲勞試驗橫向微動加載裝置，包括固定底座，所述橫向微動加載裝置還包括兩根懸臂梁，兩根懸臂梁并排布置，兩根懸臂梁的中部為用于放置待試驗管材的試驗工位，懸臂梁的一端固定軸承，所述軸承位于一根懸臂梁相對于另一根懸臂梁的外側，所述軸承可轉動地安裝在轉軸上，所述轉軸位于固定底座上，所述兩根懸臂梁的另一端安裝用于調節兩根懸臂梁之間距離并微動加載的加載機構。

進一步，所述加載機構包括螺旋加載器、載荷傳感器和兩根連接螺桿，所述連接螺桿的中部穿過所述一根懸臂梁，所述連接螺桿的前端與另一根懸臂梁固定連接，所述連接螺桿的后端與螺桿連接板固定連接，所述螺旋加載器安裝在所述螺桿連接板上，所述一根懸臂梁的外側安裝載荷傳感器，所述螺旋加載器的動作桿與所述載荷傳感器配合。

再進一步，所述連接螺桿的后端穿過螺桿連接板的連接孔并通過固定螺母連接，所述連接螺桿的前端穿過另一根懸臂梁的連接孔并通過固定螺母連接。

更進一步，所述兩根懸臂梁的中部的相對面安裝微動墊，兩個微動墊之間為所述試驗工位。

所述轉軸上安裝橫向滑塊，所述橫向滑塊可橫向滑動地安裝在橫向導軌上，所述橫向導軌的兩端可上下滑動地安裝在立柱上，所述立柱的下端可縱向滑動地套裝在縱向滑軌上，所述縱向滑軌固定安裝在所述固定底座上。