The utility model relates to a multistage static and dynamic coupling mechanical loading device for high-frequency fatigue test, which belongs to the field of mechanical properties of scientific instruments and materials. It is composed of high frequency fatigue loading unit, low frequency fatigue loading unit, tensile loading and testing unit, and synchronous rotary unit. The utility model realizes tensile fatigue loading through servo motor, piezoelectric stack and ultrasonic vibrator module, and realizes load and displacement detection through mechanical sensors and optical fiber displacement sensors. By driving the rotating mechanism by the motor, the synchronous radiation light source is used to carry out the real time dynamic crystal diffraction of the sample. In addition, V double gap features of defect samples, can realize tensile shear or tensile bending near the material under actual load test mode in the form of composite force. The utility model is compact in structure and can be integrated with a variety of testing methods to provide an effective testing tool for material high frequency fatigue test.
【技术实现步骤摘要】
用于高频疲劳试验的多级静动态耦合力学加载装置
本技术涉及科学仪器与材料力学性能测试领域,用于高频疲劳试验的多级静动态耦合力学加载装置。该专利技术是一种集成高频疲劳服役条件下,具备同步辐射分析功能的多级静动态耦合力学加载装置。可对施加小幅静态拉伸载荷(50N,30μm),低频交变载荷(<50Hz)或高频交变载荷(20kHz),通过同步辐射分析的实时表征,可研究材料微结构疲劳演化行为,为深入理解材料高频疲劳服役性能提供测试装备。
技术介绍
现代工程很多领域(如工程机械、汽车、船舶、飞机等)的主要零件和构件都持续承受循环变化的载荷。据相关文献统计,80%~90%各类零件和构件的破坏是由疲劳断裂引起的,而疲劳断裂过程通常不会产生明显的塑性变形,事先很难察觉,常造成灾难性的事故,给国民经济带来了巨大的经济损失。传统的疲劳断裂研究常按材料所经历的载荷循环周次将疲劳分为低周疲劳(循环周次为104~105)和高周疲劳(循环周次为105以上)。其中,高周疲劳因受限于试验条件和试验设备的载荷频率,实际试验循环次数通常限定在107以下。然而,随着材料研究的发展,相关研究表明很多材料在经历107以上循环周次的超高周疲劳后仍会发生疲劳断裂,特别是在交通运输、航空航天、核工业等领域,结构常经历109以上超高周次循环载荷的作用。现有的常规疲劳试验设备,加载频率f<300Hz,这种加载方式费时费力(需要持续进行几个月的试验),很难实现超高周疲劳试验。1950年,Mason基于压电磁致伸缩原理并应用波动谐振技术,建立了超声疲劳试验方法,使振动频率达到了20000Hz。这一技术 ...
【技术保护点】
一种用于高频疲劳试验的多级静动态耦合力学加载装置,其特征在于:包括高频疲劳加载单元、低频疲劳加载单元、拉伸加载与检测单元、同步回转单元,其中,所述高频疲劳加载单元与低频疲劳加载单元分别安装在被测试件(4)两侧,拉伸加载与检测单元位于低频疲劳加载单元下方,安装在回转平台(23)上,同步回转单元安装在基座(28)上,通过回转平台电机(24)进行驱动;所述的高频疲劳加载单元是:被测试件(4)螺纹连接于左右两侧的变幅杆(6),右侧的变幅杆与换能器(1)螺纹固定连接,固定在支架Ⅰ(2)上,左侧的变幅杆(6)串联力学传感器(8),固定在支架Ⅱ(7)上,并通过转接件(9)与低频疲劳测试单元刚性连接;在变幅杆(6)的机械振动驱动下,被测试件(4)进行超高频疲劳振动,光纤位移传感器(5)的检测部分置于左侧的变幅杆(6)前端探头,检测被测试件(4)的位移;套筒(3)固连于变幅杆(6),防护变幅杆(6)在高温疲劳试验中受到温度场的影响;所述的低频疲劳加载单元是:压电陶瓷(10)安装在柔性铰链(11)的凹槽内,带动柔性铰链(11)在输出位移方向振动;柔性铰链(11)右端加工有梯形齿牙,与转接件(9)安装定位; ...
【技术特征摘要】
1.一种用于高频疲劳试验的多级静动态耦合力学加载装置,其特征在于:包括高频疲劳加载单元、低频疲劳加载单元、拉伸加载与检测单元、同步回转单元,其中,所述高频疲劳加载单元与低频疲劳加载单元分别安装在被测试件(4)两侧,拉伸加载与检测单元位于低频疲劳加载单元下方,安装在回转平台(23)上,同步回转单元安装在基座(28)上,通过回转平台电机(24)进行驱动;所述的高频疲劳加载单元是:被测试件(4)螺纹连接于左右两侧的变幅杆(6),右侧的变幅杆与换能器(1)螺纹固定连接,固定在支架Ⅰ(2)上,左侧的变幅杆(6)串联力学传感器(8),固定在支架Ⅱ(7)上,并通过转接件(9)与低频疲劳测试单元刚性连接;在变幅杆(6)的机械振动驱动下,被测试件(4)进行超高频疲劳振动,光纤位移传感器(5)的检测部分置于左侧的变幅杆(6)前端探头,检测被测试件(4)的位移;套筒(3)固连于变幅杆(6),防护变幅杆(6)在高温疲劳试验中受到温度场的影响;所述的低频疲劳加载单元是:压电陶瓷(10)安装在柔性铰链(11)的凹槽内,带动柔性铰链(11)在输出位移方向振动;柔性铰链(11)右端加工有梯形齿牙,与转接件(9)安装定位;转接件(9)与力学传感器(8)螺纹固定连接;压电陶瓷(10)、柔性铰链(11)、转接件(9)与力学传感器(8)串联布置以精确检测被测试件(4)所承受的载荷;柔性铰链(11)固定端通过螺钉固定在Z形支架(12)上;所述的拉伸加载与检测单元由伺服电机(21)作为驱动源,采用蜗轮蜗杆传动,将蜗杆(16)横跨于丝杠(30)之上,两端经由轴承(19)安装在轴承座Ⅰ(18)上,轴承座Ⅰ(18)对称布置在蜗轮(17)两侧,由回转平台(23)上凹槽定位;蜗杆(16)经由蜗轮(17)将扭矩传递至固定在轴承座Ⅱ(29)的丝杠(30);伺服电机(21)通过联轴器I(20)带动蜗杆(16)转动,再经由蜗轮(17)将扭矩传递至丝杠(30);所述的同步回转单元是:回转平台电机(24)通过联轴器Ⅱ(25)带动锥齿轮(26),锥齿轮(26)通过与回转平台(23)下方的锥形齿啮合,将扭矩传递至回转平台(23)从而实现回转,回转平台(23)通过推力轴承(32)安装在基座(28)圆形凹槽中,回转平台电机(24)通过回转平台电机座(27)固定在基座(28)上,与回转平台(23)不发生接触。2.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员:马志超,杜希杰,赵宏伟,任露泉,马筱溪,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:新型
国别省市:吉林,22
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。