[發明專利]超聲振動輔助壓縮試驗機及試驗方法

在審

• 申請號: 201910012420.4
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109738284A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 李宇罡;陳東;耿繼偉;夏存娟;李險峰;汪明亮;王浩偉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

本發明提供了一種超聲振動輔助壓縮試驗機及試驗方法，試驗機包括：力值監測系統，該力值監測系統設有一安裝在基座上的力傳感器；下承壓座，下承壓座設置于力傳感器的上表面，且該下承壓座的上表面用于承載被測試件；升降裝置，安裝在基座上；超聲振動系統，包括超聲控制器和超聲振動裝置，超聲控制器與超聲振動裝置相連，超聲振動裝置安裝在升降裝置上并位于下承壓座的正上方，所述超聲振動裝置包括超聲振動發生器以及超聲變幅桿，超聲變幅桿裝接于超聲振動發生器上；應變監測系統，該應變監測系統設有工業相機；信號采集及處理系統，與力值監測系統和應變監測系統相連。本發明設備結構簡單，測試精度高，操作簡單方便，使用維護成本低廉。

技術領域

本發明涉及金屬構件的性能測試，具體涉及到一種超聲振動輔助壓縮試驗機及試驗方法。

背景技術

與靜態變形過程相比，金屬構件的形變抗力在超聲振動輔助變形過程中可以顯著降低，從而有效減小金屬構件加工設備的噸位和功率，降低加工能耗，大量節約加工和制造成本。金屬材料靜態力學性能和變形行為研究中常常要用到靜態壓縮試驗機，而超聲振動輔助下的力學性能和變形行為研究中則需要用到超聲振動輔助壓縮試驗機。但是目前壓縮試驗機主要為靜態壓縮試驗機，無法實現超聲輔助壓縮功能。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供了一種超聲振動輔助壓縮試驗機，利用超聲振動發生器提供高頻可控的振動，振動方向與被測試件靜態壓縮方向一致，從而實現超聲振動載荷與靜態壓縮載荷疊加的壓縮測試，同時設備結構簡單，測試精度高，操作簡單方便，使用維護成本低廉。具體方案如下：

一種超聲振動輔助壓縮試驗機，包括：

基座；

力值監測系統，該力值監測系統設有一安裝在基座上的力傳感器；

下承壓座，下承壓座設置于力傳感器的上表面，且該下承壓座的上表面用于承載被測試件；

升降裝置，安裝在基座上；

超聲振動系統，包括超聲控制器和超聲振動裝置，超聲控制器與超聲振動裝置相連，超聲振動裝置安裝在升降裝置上并位于下承壓座的正上方，所述超聲振動裝置包括超聲振動發生器以及超聲變幅桿，超聲變幅桿裝接于超聲振動發生器上；

應變監測系統，該應變監測系統設有工業相機；

信號采集及處理系統，與力值監測系統和應變監測系統相連。

進一步的，所述被測試件為圓柱體，兩端面平行度公差不大于1:0.0005，圓柱面與任意端面的垂直度公差不大于3’，兩端面表面粗糙度不大于Ra0.4μm，圓柱面表面粗糙度不大于Ra0.8μm，全長內圓柱度公差不大于0.01。

進一步的，所述力傳感器的性能參數為：測力范圍-200KN～200KN，測力精度優于5N，可同時監測六個力分量，采樣頻率高于200KHz；

所述工業相機的性能參數為：分辨率162×120～2048×1536，拍攝速度1000～300000fps，內存大于128GB。

進一步的，所述超聲振動發生器的性能參數為：振動頻率15～45KHz，振幅范圍0～22μm。

進一步的，所述超聲變幅桿及下承壓座的端面平面度不大于

0.0002mm/mm，超聲變幅桿端面與下承壓座端面間的平行度不大于0.0002mm/mm。

進一步的，升降裝置為螺旋絲杠副機構，包括：

電動馬達，安裝在基座上；

絲杠，豎直安裝在基座上；

橫梁，橫梁設置有螺紋孔并與絲杠配合連接，超聲振動裝置安裝在該橫梁上。