[實用新型]一種電磁振動高頻超高周疲勞試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202221024712.3
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN217466150U
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張楨;金正龍;鄒寒冰;舒力力;丁維翰
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01N3/36
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 彭軍芬

本實用新型公開了一種電磁振動高頻超高周疲勞試驗裝置，屬于超高周振動疲勞測試領(lǐng)域。包括固定連接桿、附加質(zhì)量、液壓套筒、支撐彈簧、固定支座、墊圈和夾具底座；夾具底座由多個M10螺栓固定于振動臺上；附加質(zhì)量與夾具底座通過固定連接桿及嵌套在固定連接桿上的支撐彈簧連接；支撐彈簧與夾具底座、支撐彈簧與附加質(zhì)量之間設(shè)置有墊圈；液壓套筒布置于附加質(zhì)量上；固定支座布置于夾具底座上；試件一端通過液壓套筒與附加質(zhì)量緊密連接，另一端通過螺紋孔與固定支座連接。本實用新型可實現(xiàn)電磁振動高頻循環(huán)載荷疲勞試驗，大幅提高試驗頻率，縮短試驗時間，顯著降低試驗?zāi)芎模m應(yīng)性強，可靠性高且直接簡單，易于安裝拆卸更換，可重復(fù)性強，實用性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于超高周振動疲勞測試技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種kHz電磁振動高頻超高周疲勞試驗裝置。

背景技術(shù)

疲勞失效是工程結(jié)構(gòu)失效的典型破壞形式。在高周與超高周疲勞情況下，構(gòu)件常常在遠低于其抗拉強度的應(yīng)力狀態(tài)下失效，為了確保關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件的運營安全性，對構(gòu)件材料進行疲勞壽命試驗是不可或缺的研究方法。目前疲勞試驗機包括低頻(～20Hz)，中高頻(～200Hz)，以及超聲頻率(20kHz)等典型頻率范圍。

利用低頻試驗機或中高頻疲勞試驗機進行高周(～10⁷次循環(huán))或超高周(10⁷次循環(huán))，一次實驗時間通常需要幾個月。例如，傳統(tǒng)的300Hz電液伺服疲勞試驗機需要近40天的時間才能實現(xiàn)單個樣品10⁹次以上的循環(huán)次數(shù)，耗費大量的時間和經(jīng)濟成本。而且，利用超聲試驗機進行疲勞試樣，對阻尼比較大的材料，很難控制試驗件的發(fā)熱量，難以滿足測試環(huán)境與實際工況接近。

對于超高周疲勞測試而言，測試頻率的選擇及其對試驗效果的影響成為能否有效開展疲勞壽命實驗的關(guān)鍵。目前，歐美日等發(fā)達國家已在材料超聲疲勞測試研究中開展了大量試驗，并取得一定成果，對航空航天材料設(shè)計提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。典型的超聲疲勞實驗的實際測試過程中試件加載頻率可達20kHz。該方法雖然效率較高，但由于頻率極高、試件過熱等不利因素導(dǎo)致最終試驗數(shù)據(jù)的可靠性不高。國內(nèi)目前針對高周疲勞試驗主要采用高頻疲勞試驗機，這類試驗技術(shù)較為成熟，基本能滿足10⁷循環(huán)數(shù)以內(nèi)高周疲勞測試需求，但測試頻率通常只有200Hz，完成單個試樣10⁹循環(huán)數(shù)的疲勞試驗需要近2個月，而完成一條完整的疲勞應(yīng)力-壽命(S-N)曲線在不停機的條件下需要1年多時間，試驗效率難以滿足超高周疲勞測試的要求。

近年來，采用kHz電磁振動臺開展材料超高周疲勞試驗的方法能彌補上述傳統(tǒng)實驗方法的不足。目前通用的電磁振動試件多為軸向加載，如何將其固定于電磁振動臺并保證只在試件軸向上振動而不產(chǎn)生橫向荷載是試驗必須要解決的問題。

傳統(tǒng)的振動夾具如機械振動試驗夾具，采用四根滑軌將長方體試件夾緊的方式將試件固定于振動臺上，對于規(guī)則形狀如長方體試件，該夾具可實現(xiàn)固定試件的效果，但固定程度取決于四根滑軌能否通過平動或轉(zhuǎn)動限制住試件水平方向的位移，以及實驗員的具體操作與擺放經(jīng)驗，整體穩(wěn)定性不夠，且對于超高周電磁高頻振動，其試件通常為非常規(guī)的狗骨或沙漏型，采用該夾具難以通過調(diào)整滑軌來實現(xiàn)有效地固定，存在較大局限性。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足或改進需求，本實用新型提供了一種電磁振動高頻超高周疲勞試驗裝置，其目的在于提高電磁高頻振動疲勞試驗的穩(wěn)定性和可靠性，簡化安裝拆卸流程，提高適應(yīng)性和試驗可重復(fù)性。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種電磁振動高頻超高周疲勞試驗裝置，包括：固定連接桿、附加質(zhì)量、液壓套筒、支撐彈簧、固定支座、墊圈和夾具底座；

夾具底座由多個螺栓固定于振動臺上；

附加質(zhì)量與夾具底座通過固定連接桿及嵌套在固定連接桿上的支撐彈簧連接；支撐彈簧與夾具底座、支撐彈簧與附加質(zhì)量之間設(shè)置有墊圈；