[實用新型]一種大型雙軸原位面內透射式疲勞試驗機

有效

• 申請號: 201720758664.3
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN206945459U
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 陳剛;林強;王磊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N3/38
• 分類號: G01N3/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本實用新型屬于材料力學性能測試領域，具體的說，是涉及一種疲勞試驗機。

背景技術

以往對于材料力學的研究多集中于單軸加載狀態，但是由于在工程實際應用中，材料廣泛地處于復合應力狀態下，例如：航天飛機殼體在航行中受到復雜的壓力作用、高強鋼在經過輥彎成形過程中受到復合應力等。為了準確描述材料的力學性能，需要進行雙軸拉伸、雙軸壓縮、雙軸拉壓疲勞等一系列的面內雙軸力學試驗。然而目前市場上的大載荷、可進行拉壓循環加載的原位面內雙向加載裝置還比較少。

與此同時，材料微觀觀測手段已經非常豐富，包括各種光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、同步輻射光源、中子衍射儀等，對于材料原位力學測試提出了更高的要求。傳統原位測試儀器多采用上下布局的機械結構，導致試樣下表面無法觀測、X光或中子等測試方式不能穿透試樣進行原位檢測。

因此需要開發一種透射式原位力學加載裝置，用以配合同步輻射光源、中子衍射儀等需要穿透觀察的大型成像儀器。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種測定材料雙向拉伸、壓縮或拉壓交變負荷的大型雙軸原位面內透射式疲勞試驗機，該試驗機具有響應快、精度高、誤差小、行程大、安全性強、可加載載荷的范圍大、噪聲小、便于觀測等特點，同時可以配合同步輻射光源、中子衍射儀等需要穿透觀察的微觀觀測儀器，實現對材料在單軸加載或面內雙軸加載狀態下原位的拉伸、壓縮、蠕變、松弛、低周疲勞、裂紋擴展等力學性能測試。

為了解決上述技術問題，本實用新型通過以下的技術方案予以實現：

一種大型雙軸原位面內透射式疲勞試驗機，包括X軸模塊和Y軸模塊，X軸模塊和Y軸模塊的結構相同，均由電機、聯軸器、第一同步帶輪、同步帶、第二同步帶輪、左右旋滾珠絲杠、橫梁、夾具、載荷傳感器、光柵尺、光柵尺讀數頭組成；

所述電機通過所述聯軸器連接所述第一同步帶輪，所述第一同步帶輪與設置于其兩側的兩個所述第二同步帶輪分別由所述同步帶連接；兩個所述第二同步帶輪分別安裝在兩個所述左右旋滾珠絲杠上，所述左右旋滾珠絲杠包括對稱設置的左旋螺紋和右旋螺紋，兩個所述左右旋滾珠絲杠相互平行且同旋向螺紋同側設置；兩個所述左右旋滾珠絲杠之間連接有兩個所述橫梁，相互平行的兩個所述橫梁分別安裝在所述左右旋滾珠絲杠的左旋螺紋處和右旋螺紋處；兩個所述橫梁的相對面上分別安裝有兩個對稱設置的夾具，兩個所述左右旋滾珠絲杠的旋轉時可帶動兩個所述橫梁對稱且同步地進行相向運動或背向運動，從而使兩個所述夾具間距縮小或增大；所述載荷傳感器與所述夾具相連接；所述光柵尺與所述橫梁相連接，并通過所述光柵尺讀數頭進行測量；

所述X軸模塊所述和Y軸模塊采用一個內置、另一個外置的方式集成為一體；內置的所述X軸模塊(或所述Y軸模塊)的所述第一同步帶輪、所述同步帶、所述第二同步帶輪、所述左右旋滾珠絲杠、所述橫梁、所述夾具、所述載荷傳感器、所述光柵尺、所述光柵尺讀數頭布置在外置的所述Y軸模塊(或所述X軸模塊)的所述橫梁和所述左右旋滾珠絲杠所圍成的空間內；外置的所述Y軸模塊(或所述X軸模塊)在其所述橫梁和所述夾具之間采用門形支架相連接，所述門形支架兩側貫通，以使內置的所述X軸模塊(或所述Y軸模塊)的所述左右旋滾珠絲杠從所述門形支架中間穿過。

所述電機配置低回隙的行星齒輪減速電機。

所述第一同步帶輪與所述第二同步帶輪的傳動比為(1-3):1。

所述X軸模塊和所述Y軸模塊的所述左右旋滾珠絲杠、所述橫梁、所述載荷傳感器和試樣均置于同一水平面內。

疲勞試驗機的底板上設有兩道加強筋，所述加強筋與外置的所述Y軸模塊(或所述X軸模塊)的所述左右旋滾珠絲杠軸線平行。

疲勞試驗機的底板和蓋板上開設有透射窗口，該透射窗口正對于所述夾具和試樣所在位置。

疲勞試驗機在試樣下方安裝有接觸式加熱裝置。

疲勞試驗機在試樣下方安裝升降水浴槽。

本實用新型的有益效果是：

(一)本實用新型能夠實現左右旋滾珠絲杠、橫梁、試樣、載荷傳感器置于同一水平面內，消除面外彎矩對試樣及載荷傳感器的影響，有效提高試驗精度和整機剛度，配套不同功率的電機與傳動結構，理論上可實現任意載荷的加載，從而為大載荷、大行程雙軸加載提供可行性，極大擴展了試驗范圍。

(二)區別于使用蝸輪蝸桿結構的其他面內雙軸力學加載裝置，本實用新型具有低回隙的特點，可以進行雙軸循環或循環、疲勞加載，而其它同類設備由于回隙較大，通常只可以進行拉伸、壓縮等單方向加載。