【技术实现步骤摘要】
拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置与方法
本专利技术涉及精密科学仪器及材料测试领域,特别涉及一种拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置与方法。该装置可进行传统的静态拉伸加载试验、高频弯曲疲劳加载试验、超高频弯曲疲劳加载试验等几种试验,还能够实现频率、载荷跨量程加载下的拉伸-弯曲复合加载高频疲劳试验,对被测材料在试验过程中的裂纹产生与扩展进行原位监测,为揭示被测材料疲劳力学性能变化与外加载荷间的相关性规律和疲劳损伤机制提供测试方法。
技术介绍
近几十年来,国家科学技术飞速进步、国民经济蓬勃发展,人们对机械装备在安全性、可靠性以及经济性等方面提出了更为苛刻的要求。疲劳失效在工程实际中极为常见,并且涉及领域极其广泛,据不完全统计,疲劳失效在材料总的失效中占比高达80%左右。尤其在航空、航天以及核工业等关键材料领域,材料在典型服役工况下承受拉伸、弯曲交变载荷以及复合载荷作用,并且频率可高达上千赫兹,导致航空、航天设备和其他关键机械结构的高频疲劳断裂破坏时有发生,造成严重的经济损失。目前常规的疲劳试验在商业化的电液伺服疲劳试验机、超声疲劳试验机、旋转弯曲疲劳试验机等上进行,只能实现常规的拉伸/压缩疲劳、弯曲疲劳等单一载荷疲劳加载,难以实现多载荷复合加载下的疲劳试验,无法模拟材料在实际服役工况下的复合载荷状态。因此,对于众多领域,尤其是航空、航天以及核工业等关键材料领域,发展关键结构材料的复合载荷作用下的高频疲劳力学性能测试技术并开发高频疲劳力学性能测试装置,已经成为目前亟待解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种拉伸-弯曲复合载荷下材 ...
【技术保护点】
1.一种拉伸‑弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置,其特征在于:装置整体采用四柱立式对称布置,包括隔振基座(1)、支撑框架(2)、超声加载模块(3)、液压加载模块(4)、拉伸加载模块(5)、超声探伤模块(6),所述支撑框架(2)通过螺纹与隔振基座(1)相连,液压加载模块(4)通过连接法兰与支撑框架(2)相连,超声加载模块(3)通过螺纹与液压加载模块(4)相连,拉伸加载模块(5)设置在隔振基座(1)上,超声探伤模块(6)设置在隔振基座(1)上。
【技术特征摘要】
1.一种拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置,其特征在于:装置整体采用四柱立式对称布置,包括隔振基座(1)、支撑框架(2)、超声加载模块(3)、液压加载模块(4)、拉伸加载模块(5)、超声探伤模块(6),所述支撑框架(2)通过螺纹与隔振基座(1)相连,液压加载模块(4)通过连接法兰与支撑框架(2)相连,超声加载模块(3)通过螺纹与液压加载模块(4)相连,拉伸加载模块(5)设置在隔振基座(1)上,超声探伤模块(6)设置在隔振基座(1)上。2.根据权利要求1所述的拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置,其特征在于:所述的隔振基座(1)是:隔振平台(11)通过螺钉与大理石基座(12)相连;所述的支撑框架(2)采用四柱立式结构,上支撑板(9)通过螺钉与四个立柱(7)相连,立柱(7)通过螺纹与隔振基座(1)相连,连接块c(10)固定在立柱(7)上,通过螺钉与液压连接板(8)相连,实现对装置的稳定支撑。3.根据权利要求1所述的拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置,其特征在于:所述的液压加载模块(4)具有静态弯曲加载和高频弯曲疲劳加载功能,实现对被测材料试样的静态弯曲加载或0~100Hz高频弯曲疲劳加载;蓄能器(22)、液压管道(25)与液压阀板(21)相连,液压阀板(21)与高频伺服液压缸(24)连接;液压缸保护套(23)与高频伺服液压缸(24)末端通过螺栓固定,液压法兰盘(26)与高频伺服液压缸(24)活塞杆伸出端通过螺栓连接;胀紧套(20)一端与高频伺服液压缸(24)的活塞杆末端相连,另一端与拉压力传感器(27)相连。4.根据权利要求1所述的拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置,其特征在于:所述的超声加载模块(3)通过连接板(16)与液压加载模块(4)相连,实现对超高频弯曲疲劳试样(33)的20kHz超高频弯曲疲劳加载;超声连接器(18)与超声换能器17相连,变幅杆(13)与超声连接器(18)相连,超声弯曲压头(19)与变幅杆(13)相连;超声连接板(14)固定在超声连接器(18)的轴肩处,传力杆(15)一端与连接板(16)相连,另一端穿过超声连接板(14)上的通孔,并通过螺母固定。5.根据权利要求1所述的拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置,其特征在于:所述的拉伸加载模块(5)包含试样对中机构(36)和穿销式拉弯复合夹具(32)两个子模块,分别实现对被测材料试样的精确对中及静态拉伸/压缩加载;试样对中机构(36)和穿销式拉弯复合夹具(32)均设置在Y移动平台(31)上,通过手动移动Y移动平台(31)完成试样对中机构(36)和穿销式拉弯复合夹具(32)两个子模块的快速切换。6.根据权利要求1或5所述的拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置,其特征在于:所述的拉伸加载模块(5)是:伺服电机(28)通过电机固定板固定,经联轴器(29)与固定在丝杠座a(30)、丝杠座b(34)上的丝杠a(37)相连,丝杠座a(30)、丝杠座b(34)通过螺栓固定在底座(41)上;滑块(35)与精密直线导轨(40)装配在一起,并固定在底座(41)上;Y移动平台(31)与燕尾型导轨(38)装配在一起,燕尾型导轨(38)固定在X移动平台(39)上,X移动平台(39)与滑块(35)相连;拉伸加载模块(5)工作时,伺服电机(28)经联轴器(29)将转矩输出给丝杠a(37),带动X移动平台(39)反向运动,实现对被测材料试样的精确对中及静态拉伸加载。7.根据权利要求5所述的拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置,其特征在于:所述的试样对中机构(36)是:丝杠c(54)设置在连接块a(47)、连接块b(57)上,支撑座(56)固定在连接块a(47)、连接块b(57)上,丝杠定位套筒(52)固定在丝杠c(54)两端,调节旋钮b(55)固定在丝杠c(54)末端,试样支撑座(49)固定在连接块a(47)上,轴向定位块(48)与丝杠c(54)装配在一起,导轨(59)固定在连接块b(57)、丝杠支撑座b(61)上;丝杠d(46)与丝杠c(54)...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵宏伟,赵久成,徐利霞,李世超,周水龙,万杰,王赵鑫,秦学志,靖旭,赵甄章,赵大庆,孟凡越,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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