[發明專利]同步輻射用真空/高壓可調幅原位疲勞試驗機及其組件

在審

• 申請號: 201810292138.1
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108444849A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 吳圣川;宋哲;胡雅楠;吳正凱;康國政
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/38
• 分類號: G01N3/38;G01N3/02
• 代理公司: 成都超凡明遠知識產權代理有限公司 51258
• 代理人: 張紅平

本發明涉及機械設備領域，具體而言，涉及一種同步輻射用真空/高壓可調幅原位疲勞試驗機及其組件。同步輻射用真空/高壓可調幅原位疲勞試驗機包括容納試樣的容納裝置、在容納裝置內形成高壓環境或抽真空環境的環境生成裝置、對試樣進行夾持的夾持裝置以及對夾持裝置的一端提供上下運動載荷的轉動傳動動力裝置，環境生成裝置與容納裝置連接，夾持裝置放置于容納裝置內，夾持裝置的一端與轉動傳動動力裝置連接。其采用轉動傳動，具有傳動平穩可控、噪聲低、輸出波形良好可調等技術優點，同時，引入環境生成裝置為試樣的疲勞檢測提供更多樣且惡劣的檢測環境，保證檢測結果的準確性。

技術領域

本發明涉及機械設備領域，具體而言，涉及一種同步輻射用真空/高壓可調幅原位疲勞試驗機及其組件。

背景技術

疲勞斷裂是導致工程結構件失效最主要的原因，本質是在交變載荷下的動態破壞過程。斷裂應力低于材料的抗拉強度，甚至低于屈服強度，破壞時無明顯塑性變形，呈現脆性突然斷裂，難以檢測和預防，是一種極其危險的失效形式，因此疲勞斷裂特性是評定工程結構性能的一項重要指標。科研工作者對疲勞斷裂的研究集中于宏觀性能探討和微觀機理揭示兩大方向，而疲勞試驗機的研制，為疲勞斷裂微觀機理揭示提供了不可替代的科學化表征手段。

基于光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡的損傷過程監測方法僅局限于材料表面疲勞裂紋，無法獲取疲勞裂紋擴展中的三維真實形貌。高能同步輻射X 射線高精度、高穿透性、非破壞性和原位實時的成像特點為材料內部表征提供獨特的技術支持。為探究材料內部缺陷與疲勞裂紋萌生、擴展間的耦合行為，準確測量三維裂紋擴展速率，真實描述疲勞裂紋擴展三維空間形態，將同步輻射X射線成像技術與疲勞試驗機相結合，并借助于傳統的組織檢測方法和性能測試手段，進而多角度、多層次的準確探測裂紋損傷演變規律，建立組織-缺陷-性能之間的定量關系，指導材料工程領域的實際應用。

同步輻射X射線實驗平臺兼容條件的嚴苛限制，使得傳統的微型疲勞試驗機無法適應平臺需求。而現有技術中的動力裝置采取摩擦非固結傳動，存在回程力小、波形不穩、試樣裝卡不便、受預拉力影響大、電機發熱嚴重、噪聲大、力的對中度不足、單幅加載等缺點。

同時，科學技術的進步，使得材料的服役條件多樣且惡劣，對材料抗疲勞性能的要求日益提高。高精尖結構設備多置于真空或高壓環境中運行，環境的改變一定程度上影響著材料的疲勞壽命。但是目前尚未發現國內外公開發表基于高能同步X射線三維成像技術的真空或高壓環境可調幅原位疲勞試驗機構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種同步輻射用真空/高壓可調幅原位疲勞試驗機，其采用轉動傳動，具有傳動平穩可控、噪聲低、輸出波形良好可調等技術優點，同時，引入環境生成裝置為試樣的疲勞檢測提供更多樣且惡劣的檢測環境，保證檢測結果的準確性。

本發明的另一目的在于提供一種疲勞試驗機組件，其具有載荷調節范圍高、體積小、重量輕、波形良好和操作簡單的優點。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種同步輻射用真空/高壓可調幅原位疲勞試驗機，其包括容納試樣的容納裝置、在容納裝置內形成高壓環境或抽真空環境的環境生成裝置、對試樣進行夾持的夾持裝置以及對夾持裝置的一端提供上下運動載荷的轉動傳動動力裝置，環境生成裝置與容納裝置連接，夾持裝置放置于容納裝置內，夾持裝置的一端與轉動傳動動力裝置連接。

在本發明較佳的實施例中，上述轉動傳動動力裝置包括直接提供上下運動載荷的活塞組件、使得活塞組件能夠上下移動的動力組件、連接動力組件和活塞組件的連接組件以及調節連接組件位置的調節組件，活塞組件的一端與夾持裝置連接，動力組件和活塞組件分別與連接組件連接，連接組件與調節組件連接。

在本發明較佳的實施例中，上述動力組件包括電機、減速器、連接軸和聯軸器，電機的轉軸與減速器連接，連接軸的兩端分別與減速器和聯軸器連接，聯軸器與連接組件連接；