[實用新型]大批量自動化的復合材料動態疲勞耐久性試驗系統

有效

• 申請號: 201920931339.1
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN210222041U
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 李暉;戴哲鑫;石有泰;王俊;黃浩誠
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

一種大批量自動化的復合材料動態疲勞耐久性試驗系統，包括三層立體封閉環形機架，機架底層設為試樣動態疲勞測試區，機架中層設為試樣存儲區，機架頂層設為試樣疲勞損傷檢測區，機架中間設有機械臂。試驗方法為：通過機械臂在試樣存儲區夾取復合材料試樣，先將復合材料試樣移至試樣疲勞損傷檢測區內，通過區內懸臂梁反向共振疲勞試驗機構對復合材料試樣進行熱環境下的動態疲勞耐久性試驗，直至復合材料試樣發生疲勞破壞，再將發生疲勞破壞的復合材料試樣移至試樣疲勞損傷檢測區，復合材料試樣先放置到試樣托盤上，再移動載有復合材料試樣的托盤至試樣疲勞損傷檢測箱內完成疲勞損傷檢測，判斷是否需要人工二次檢測，并分別移至對應回收箱中。

技術領域

本實用新型屬于復合材料疲勞測試技術領域，特別是涉及一種大批量自動化的復合材料動態疲勞耐久性試驗系統。

背景技術

對于纖維增強復合材料來說，其具有比強度高、比模量高、熱穩定性好以及一定的阻尼減振能力，已經被廣泛的應用于航空航天等諸多領域。但是，采用復合材料制造的構件，其在使用過程中，往往會由于應力和環境因素而產生損傷以至破壞，而疲勞損傷便是主要破壞形式之一。

疲勞損傷的產生、擴展與積累，會加劇復合材料構件的環境與應力腐蝕，同時也會加劇復合材料構件的老化，從而造成復合材料構件的耐環境性能嚴重下降，以及強度與剛度的急劇損失，會大大降低復合材料構件的使用壽命，甚至會造成災難性后果。因此，對復合材料的疲勞性能進行研究十分必要也極為重要，其對未來復合材料的研究及制造都具有重要意義。

目前，仍然缺少相對完善的纖維增強復合材料疲勞試驗系統，而且人們對于纖維增強復合材料的大批量疲勞試驗研究也較少，以公告號為CN103424322A的中國專利為例，其公開了一種碳纖維復合材料承壓殼體液壓疲勞試驗系統，以滿足復雜結構碳纖維復合材料承壓殼體的疲勞試驗分析，但該專利缺乏對失效復合材料的篩選，也沒有較為安全的保護措施，其在正確篩選復合材料是否發生疲勞破壞及安全防護方面具有一定的缺陷。

另外，公告號為CN107917844A的中國專利公開了一種條狀復合材料三點、四點彎曲疲勞試驗夾具，公告號為CN103942441A的中國專利公開了一種基于應力比影響的碳纖維復合材料疲勞壽命評估方法，公告號為CN108871971A的中國專利公開了一種復合材料彎曲疲勞實驗中應力水平的設置方法，公告號為CN108204925A的中國專利公開了一種復合材料的疲勞壽命預測方法和系統，公告號為CN207528527U的中國專利公開了一種單向復合材料疲勞性能測試樣條，上述專利雖然都涉及到了復合材料的疲勞測試，但都僅關注于復合材料的拉伸、壓縮、彎曲等靜態疲勞性能，而無法滿足由振動載荷造成的疲勞破壞測試需求，特別是頻率大于1000Hz的高頻振動對復合材料造成的動態疲勞破壞。

再有，公告號為CN109100250A的中國專利公開了一種陶瓷基復合材料構件熱疲勞實驗裝置及試驗方法，公告號為CN108195706A的中國專利公開了一種陶瓷基復合材料結構體的熱疲勞試驗系統，公告號為CN105092191A的中國專利公開了一種直升機復合材料槳葉翼型段的疲勞試驗方法，上述專利雖然也都涉及到了復合材料的疲勞測試，但都存在測試效率低下的缺點，僅僅一次試驗往往就需要花費數小時甚至幾天的時間才能完成，難以滿足實際生產中大批量測試要求。

實用新型內容

針對現有技術存在的問題，本實用新型提供一種大批量自動化的復合材料動態疲勞耐久性試驗系統，測試全程實現了自動化控制，大幅度減少了人力的使用，有效提高了測試效率；系統采用多層立體環形結構設計方案，可有效提高空間利用率；系統的模塊化程度高，通過不同模塊的搭配可實現不同功能；復合材料試件通過機械臂進行夾持轉運，無需人力轉運，提高了測試過程中的安全性。