微滑动摩擦疲劳力学测试装置与测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微滑动摩擦疲劳力学测试装置与测试方法，属于机电领域。包括正交复合双压电驱动机构，预载荷发生机构，端密封介质腔体机构，介质加热机构，组合夹具机构，滑轨机构，底座；正交复合双压电驱动机构与滑轨机构相连接，滑轨机构设在底座上，预载荷发生机构设在底座上，其与组合夹具机构相连接，组合夹具机构与端密封介质腔体机构相连接，介质加热机构与端密封介质腔体机构相连接。本发明专利技术与现有技术相比，在对材料的表面进行微滑动摩擦疲劳测试的同时，增设了预载荷与材料服役液体介质环境，使摩擦疲劳测试更接近于材料真实服役环境，提高了测试结果的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
微滑动摩擦疲劳力学测试装置与测试方法
本专利技术涉及机电领域，特别涉及一种微滑动摩擦疲劳力学测试装置与测试方法。是一种能够提供试件区域介质环境，且能够对试件施加预载荷的微滑动摩擦疲劳测试装置及测试方法。
技术介绍
各类材料及其制品在其服役期间常会发生断裂失效的问题，给实际生产活动带来直接或间接的影响及威胁，严重影响了经济利益的增长及发展。疲劳是造成材料断裂失效的重要因素，而摩擦疲劳是造成接触面失效的重要因素，因此研究材料的摩擦疲劳力学性能及表现具有重要的理论价值与现实意义。材料实际服役工况是复杂的，涉及服役区域介质氛围、复合载荷场等，因此将疲劳试验置于接近于材料真实服役工况的条件下对正确揭示材料疲劳力学性能具有非常重要的作用。现有材料摩擦疲劳试验机存在无介质环境，且不能对试件预置载荷，均不能较好模拟材料真实工况及环境下的摩擦疲劳性能。因此，设计一种能够将试验置于真实介质环境及真实载荷工况的微滑动摩擦疲劳测试工艺及装置迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微滑动摩擦疲劳力学测试装置与测试方法，解决了现有技术存在的上述问题。本专利技术能够提供介质环境，能够对试件施加预载荷，且能在微小尺度范围内对材料进行摩擦疲劳测试。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：微滑动摩擦疲劳力学测试装置，包括正交复合双压电驱动机构、预载荷发生机构、端密封介质腔体机构、介质加热机构、组合夹具机构、滑轨机构及底座20，所述正交复合双压电驱动机构与滑轨机构相连接，所述滑轨机构设在底座20上，所述预载荷发生机构设在底座20上，与组合夹具机构相连接，所述组合夹具机构与端密封介质腔体机构相连接，所述介质加热机构与端密封介质腔体机构相连接。所述的正交复合双压电驱动机构包括：横向压电驱动模块1、横纵叠堆连接模块2、纵向柔性铰链3、定位滑销4、纵向压电叠堆5、正压力传感器6、摩擦杆7、叠堆支架安装螺钉30、叠堆支架31、横向压电驱动模块固定螺钉32、紧固螺母35、LVDT位移传感器二40、位移传感器安装板41，所述纵向压电叠堆5安装在纵向柔性铰链3上，横向压电驱动模块1通过横纵叠堆连接模块2与纵向柔性铰链3相连接，同时纵向柔性铰链3通过定位滑销4与叠堆支架31相连接，定位滑销4保证了纵向柔性铰链3仅在定位滑销4的轴线方向运动，纵向压电叠堆5端部设有螺纹孔，正压力传感器6两端设有螺纹，正压力传感器6测量由纵向压电叠堆5所施加的载荷，同时实现对纵向压电叠堆5的闭环控制，来实现特定交变载荷的输出；所述摩擦杆7一端设有螺纹，另一端设有矩形块摩擦头，所述正压力传感器6一端与纵向压电叠堆5螺纹连接，另一端通过紧固螺母35与摩擦杆7的螺纹端相连接，摩擦杆7的矩形块摩擦头与试件8相接触，所述叠堆支架31上设有矩形槽，横向压电驱动模块1设置在所述矩形槽内，并通过横向压电驱动模块固定螺钉32与叠堆支架31相连接，所述叠堆支架31通过叠堆支架安装螺钉30连接在滑块29上；所述位移传感器安装板41的侧面及顶面设有螺纹孔，中间设有通孔，所述位移传感器安装板41通过侧面的螺纹孔与叠堆支架31相连接，LVDT位移传感器二40设置在位移传感器安装板41的通孔内，并通过位移传感器安装板41顶面的螺纹孔螺栓预紧固定，所述LVDT位移传感器二40的测量端部与纵向柔性铰链3相接触。所述的横向压电驱动模块1包括：横向柔性铰链101、横向压电叠堆102，所述横向压电叠堆102安装在横向柔性铰链101上，所述横向压电叠堆102通过电压信号激励伸长并沿设定方向推动横向柔性铰链101，从而实现位移输出，通过设定的激励信号可实现往复式运动，为摩擦疲劳测试提供往复式摩擦运动。所述的预载荷发生机构包括：力输出杆14、预载荷柔性铰链15、预载荷压电叠堆16、底板螺钉17、底板19、位移测量挡板37、LVDT位移传感器一38、位移传感器安装座39，所述预载荷柔性铰链15设有平行四边形槽及螺纹孔，所述力输出杆14的两端分别设有螺纹和端盖，力输出杆14的螺纹端与预载荷柔性铰链15上的螺纹孔相连接，所述预载荷压电叠堆16设在预载荷柔性铰链15上，所述预载荷柔性铰链15通过预载荷发生机构安装螺钉18连接在底板19上；位移测量挡板37设有螺纹孔，通过螺钉与预载荷柔性铰链15相连接，位移传感器安装座39侧面及顶面设有螺纹孔，中间开有通孔，其通过测面的螺纹孔连接到底座20上，LVDT位移传感器一38安装在位移传感器安装座39通孔内，并通过位移传感器安装座39顶面的螺纹孔进行螺栓预紧固定，所述LVDT位移传感器一38的端部与位移测量挡板37相接触，所述LVDT位移传感器一38通过预载荷压电叠堆16的尺寸改变将变形传递给预载荷柔性铰链15，进而传递给位移测量挡板37，通过LVDT位移传感器一38的端部与位移测量挡板37相接触，最终将位移变化传递到LVDT位移传感器一38，底板19通过底板螺钉17固定底座20上。所述的端密封介质腔体机构包括：密封波纹管12、连接筒36、波纹管装配螺钉21、介质腔体安装螺钉22、介质腔体23，所述介质腔体23的形状为长方体，其上端为开口结构，其两侧开有圆形孔；所述介质腔体23的作用是容纳摩擦疲劳试验所需的介质环境，例如各类酸碱盐溶液等，上端开口结构为正交复合双压电驱动机构通过摩擦杆7施加摩擦疲劳提供路径，圆形孔为组合夹具机构伸入介质腔体23提供路径，所述介质腔体23的圆形孔两侧分别连接密封波纹管12和连接筒36，所述密封波纹管12由波纹管管身1201、波纹管密封端盖1202构成，所述波纹管密封端盖1202直径与力输出杆14的端盖直径相等，两者通过波纹管装配螺钉21相连接，所述连接筒36两端分别设有密封端盖，所述连接筒36分别通过两侧的密封端盖与介质腔体23及挡块33相连接，所述介质腔体23通过介质腔体安装螺钉22与底座20相连接。所述的介质加热机构由加热管路25及外部热源构成，所述加热管路25是圆柱形弯管，搭接在介质腔体23的内侧壁，所述加热管路25的两接口平行朝外。所述的组合夹具机构包括：销柱式右夹具9、连接螺母10、预压力传感器11、连接杆13、销柱式左夹具28，所述连接杆13由连接杆螺纹端1301和连接杆端盖1302构成，所述连接杆端盖1302直径与力输出杆14的端盖直径相等，所述连接杆13通过波纹管装配螺钉21分别与力输出杆14、密封波纹管12相连接；所述销柱式右夹具9两端分别设有销柱和螺纹，预压力传感器11两端均设有螺纹，其两侧均通过连接螺母10与连接杆螺纹端1301、销柱式右夹具9相连接；所述预压力传感器11测量试件8所承受的预载荷的大小，同时对预载荷压电叠堆16的闭环控制，来实现特定载荷的输出；所述预压力传感器11为防水压力传感器，设置在密封波纹管12内部，所述销柱式左夹具28在一端设有端盖，端盖上设有螺纹孔，挡块33通过挡块安装螺钉34安装在底座20上，销柱式左夹具28另一端设有销柱，所述销柱式左夹具28的端盖与挡块33螺栓连接，挡块33连接固定销柱式左夹具28，同时其与连接筒36连接起到了密封的作用。所述的滑轨机构包括：直线滑轨24、滑轨螺钉26、紧固螺钉27、滑块29，所述直线滑轨24通过滑轨螺钉26连接在底座20上，所述滑块29安装在直线滑轨24上，所述滑块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微滑动摩擦疲劳力学测试装置，其特征在于：包括正交复合双压电驱动机构、预载荷发生机构、端密封介质腔体机构、介质加热机构、组合夹具机构、滑轨机构及底座（20），所述正交复合双压电驱动机构与滑轨机构相连接，所述滑轨机构设在底座（20）上，所述预载荷发生机构设在底座（20）上，与组合夹具机构相连接，所述组合夹具机构与端密封介质腔体机构相连接，所述介质加热机构与端密封介质腔体机构相连接。

【技术特征摘要】
1.一种微滑动摩擦疲劳力学测试装置，其特征在于：包括正交复合双压电驱动机构、预载荷发生机构、端密封介质腔体机构、介质加热机构、组合夹具机构、滑轨机构及底座（20），所述正交复合双压电驱动机构与滑轨机构相连接，所述滑轨机构设在底座（20）上，所述预载荷发生机构设在底座（20）上，与组合夹具机构相连接，所述组合夹具机构与端密封介质腔体机构相连接，所述介质加热机构与端密封介质腔体机构相连接。2.根据权利要求1所述的微滑动摩擦疲劳力学测试装置，其特征在于：所述的正交复合双压电驱动机构包括：横向压电驱动模块（1）、横纵叠堆连接模块（2）、纵向柔性铰链（3）、定位滑销（4）、纵向压电叠堆（5）、正压力传感器（6）、摩擦杆（7）、叠堆支架安装螺钉（30）、叠堆支架（31）、横向压电驱动模块固定螺钉（32）、紧固螺母（35）、LVDT位移传感器二（40）、位移传感器安装板（41），所述纵向压电叠堆（5）安装在纵向柔性铰链（3）上，横向压电驱动模块（1）通过横纵叠堆连接模块（2）与纵向柔性铰链（3）相连接，同时纵向柔性铰链（3）通过定位滑销（4）与叠堆支架（31）相连接，定位滑销（4）保证了纵向柔性铰链（3）仅在定位滑销（4）的轴线方向运动，纵向压电叠堆（5）端部设有螺纹孔，正压力传感器（6）两端设有螺纹，正压力传感器（6）测量由纵向压电叠堆（5）所施加的载荷，同时实现对纵向压电叠堆（5）的闭环控制，来实现特定交变载荷的输出；所述摩擦杆（7）一端设有螺纹，另一端设有矩形块摩擦头，所述正压力传感器（6）一端与纵向压电叠堆（5）螺纹连接，另一端通过紧固螺母（35）与摩擦杆（7）的螺纹端相连接，摩擦杆（7）的矩形块摩擦头与试件（8）相接触；所述叠堆支架（31）上设有矩形槽，横向压电驱动模块（1）设置在所述矩形槽内，并通过横向压电驱动模块固定螺钉（32）与叠堆支架（31）相连接，所述叠堆支架（31）通过叠堆支架安装螺钉（30）连接在滑块（29）上；所述位移传感器安装板（41）的侧面及顶面设有螺纹孔，中间设有通孔，所述位移传感器安装板（41）通过侧面的螺纹孔与叠堆支架（31）相连接，LVDT位移传感器二（40）设置在位移传感器安装板（41）的通孔内，并通过位移传感器安装板（41）顶面的螺纹孔螺栓预紧固定，所述LVDT位移传感器二（40）的测量端部与纵向柔性铰链（3）相接触。3.根据权利要求2所述的微滑动摩擦疲劳力学测试装置，其特征在于：所述的横向压电驱动模块（1）包括横向柔性铰链（101）、横向压电叠堆（102），所述横向压电叠堆（102）安装在横向柔性铰链（101）上，所述横向压电叠堆（102）通过电压信号激励伸长并沿设定方向推动横向柔性铰链（101），从而实现位移输出，通过设定的激励信号可实现往复式运动，为摩擦疲劳测试提供往复式摩擦运动。4.根据权利要求1所述的微滑动摩擦疲劳力学测试装置，其特征在于：所述的预载荷发生机构包括：力输出杆（14）、预载荷柔性铰链（15）、预载荷压电叠堆（16）、底板螺钉（17）、底板（19）、位移测量挡板（37）、LVDT位移传感器一（38）、位移传感器安装座（39），所述预载荷柔性铰链（15）设有平行四边形槽及螺纹孔，所述力输出杆（14）的两端分别设有螺纹和端盖，力输出杆（14）的螺纹端与预载荷柔性铰链（15）上的螺纹孔相连接，所述预载荷压电叠堆（16）设在预载荷柔性铰链（15）上，所述预载荷柔性铰链（15）通过预载荷发生机构安装螺钉（18）连接在底板（19）上；位移测量挡板（37）设有螺纹孔，通过螺钉与预载荷柔性铰链（15）相连接，位移传感器安装座（39）侧面及顶面设有螺纹孔，中间开有通孔，其通过测面的螺纹孔连接到底座（20）上，LVDT位移传感器一（38）安装在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏伟，孙兴冻，任露泉，于淼，吴迪，于洋，李柠，李源尚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22