高温弯曲疲劳原位测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种高温弯曲疲劳原位测试装置，该装置由电磁谐振加载模块、液压加载模块、高温加载模块、原位监测模块、试样夹持装置组成。其中，电磁谐振加载模块能够实现对被测试样高频弯曲疲劳加载；液压加载模块能够实现对被测试样低频弯曲疲劳加载；高温加载模块能够实现对被测试样高温及变温环境加载；原位监测模块能够监测试样裂纹萌生、扩展的特征和机理；试样夹持装置可实现对不同尺寸、不同形状被测试样的牢固夹持与精确定位。本实用新型专利技术可用于高温弯曲疲劳性能的高分辨率原位测试，为航空航天、汽车制造、轨道交通等领域材料弯曲疲劳性能测试、服役安全性保障提供了一种可行性技术手段。行性技术手段。行性技术手段。

【技术实现步骤摘要】
高温弯曲疲劳原位测试装置


[0001]本技术涉及精密科学仪器领域，特别涉及一种高温弯曲疲劳原位测试装置。本技术基于电液伺服驱动技术、电磁谐振驱动技术、辐射式电阻体间接加热技术，实现对被测试样高温弯曲疲劳加载以及静动态机械载荷复合加载。并集成表面变形损伤测量组件、微观组织结构测量组件，实现对被测试样微观力学行为、变形损伤模式与性能演化规律的并行精准原位测量。本技术结合原位测试仪器，提出了一种高温弯曲疲劳原位测试装置，可用于材料高温疲劳、弯曲疲劳以及高温弯曲疲劳测试；本技术为一种功能集中型疲劳试验机，能够代替传统功能单一型疲劳试压机。

技术介绍

[0002]金属疲劳断裂现象最早从18世纪60年代开始进入人们视野，随着蒸汽机车在第一次工业革命中的大量涌现，一系列疲劳断裂事故也随之发生。19世纪出现了更多的重型卡车、汽车、轮船等大型机械，伴随而来的还有受循环载荷作用的关键部件的断裂失效；直到第二次世界大战中，被投入战争的大规模船舰在冷水中发生了严重的开裂事故，这迫使当时的人们真正认识并了解金属疲劳断裂现象。
[0003]在航空航天、汽车制造、轨道交通等领域，关键结构材料疲劳失效酿成的悲剧屡见不鲜。 1998年德国高铁事故至今仍是世界抹不去的伤痛，这场造成101人死亡、88人重伤、106 人轻伤的史上最惨烈高铁悲剧起因是车轮轮毂疲劳断裂；国防工事上较为引人注目的是美军 F
‑
15C鹰式战斗机凌空解体，起因是持续性的高强度飞行活动使结构出现疲劳。随着科学技术的不断进步，上述关键领域中核心零部件的服役工况愈发恶劣。因此，建立有效而可靠的疲劳测试装置及测试方法，保障材料服役安全性成为现阶段亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种高温弯曲疲劳原位测试装置，解决了现有技术存在的上述问题，满足航空航天、汽车制造和核工业等众多关键领域材料的测试需求。测试装置由电磁谐振加载模块、液压加载模块、高温加载模块、原位监测模块、试样夹持装置组成。其中，电磁谐振加载模块能够实现对被测材料试样100～4000Hz的高频弯曲疲劳加载；液压加载模块能够实现对被测材料试样0.01～100Hz、0～10kN的低频弯曲疲劳加载；高温加载模块能够实现对被测材料试样RT～1100℃的高温及变温环境加载；原位监测模块能够监测试样裂纹萌生、扩展的特征和机理；试样夹持装置可实现对不同尺寸、不同形状被测材料试样的牢固夹持与精确定位。本技术可用于材料高温低周、高周以及超高周弯曲疲劳性能的高分辨率原位测试，高度模块化、功能多样、试验频率范围广，为汽车制造、核工业等领域材料弯曲疲劳性能测试、服役安全性保障提供了一种可行性技术手段。
[0005]本技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0006]高温弯曲疲劳原位测试装置，包括电磁谐振加载模块1、高温加载模块2、原位监测模块3、液压加载模块4、试样夹持装置5，所述电磁谐振加载模块1与底座10303刚性连接，整
体固定在底座10303上，实现对被测试样的疲劳加载；高温加载模块2与平台10301刚性连接，整体固定在平台10301上，设置在砝码10205的正下方，实现对被测试样的高温加载；原位监测模块3与平台10301刚性连接，设置在高温加载模块2的观测孔208旁边，实现在疲劳试验中观察记录被测试样表面萌生裂纹的过程；液压加载模块4通过连接板一407与平台10301刚性连接，实现对被测试样的低频加载、静态弯曲预加载；试样夹持装置5包含三点弯曲试样夹持装置501及悬臂弯曲试样夹持装置502；三点弯曲试样夹持装置501整体固定在高温加载模块2内，实现对三点弯曲试样50110的定位夹紧；悬臂弯曲试样夹持装置 502整体固定在高温加载模块2内，实现对悬臂弯曲试样50204的定位夹紧。
[0007]所述的电磁谐振加载模块1是：升降机构101设置在支撑框架103内，与高频加载子模块102刚性连接，实现高频加载子模块102在一定范围内沿竖直方向的上升和下降；高频加载子模块102设置在试样夹持装置5的上方，实现对被测试样的高频疲劳加载，根据实际测试需要还可施加静态弯曲预载荷；支撑框架103用于实现对各个零部件的牢固支撑与精确定位。
[0008]所述的升降机构101动力源为三相异步电动机10104，通过联轴器将运动传到二级减速器10105，再传到另一阶梯轴，带动蜗轮蜗杆升降机10101中的蜗轮转动，使蜗杆产生竖直方向的位移；蜗杆顶端圆盘通过螺钉与立柱10103下端圆盘刚性连接，从而带动与立柱10103 刚性连接的横梁10202上下移动，实现高频加载子模块102在一定范围内沿竖直方向的上升与下降，进而实现对被测试样不同应力比下的高周疲劳加载。
[0009]所述的高温加载模块2是：炉壳204上下各有外部导向凸台205，耐火层207上下各设有内部导向凸台209，以引导电磁弯曲压杆10207、液压弯曲压杆411伸入高温加载模块2 内对被测试样进行力的加载，侧壁有观测孔208，观测被测试样在实验过程中的变化。保温层206的上下设有导向通孔，使电磁弯曲压杆10207、液压弯曲压杆411通过。
[0010]所述的三点弯曲试样夹持装置501通过三点弯曲底板50103与高温加载模块2的耐火层207刚性连接，整体固定在耐火层207上；悬臂弯曲试样夹持装置502具有与三点弯曲底板50103相同尺寸结构的悬臂弯曲底板50206，可互相替换使用。
[0011]本技术的有益效果在于：
[0012](1)本技术为一种高温弯曲疲劳原位测试装置，用于材料的高温疲劳、弯曲疲劳、高温弯曲疲劳测试，功能集中。
[0013](2)本技术具有两种加载装置，可实现0.01～100Hz、10KN的低频弯曲疲劳加载和100～4000Hz的高频弯曲疲劳加载。
[0014](3)本技术具有两种试样夹持装置，能够实现静态三点弯曲测试和悬臂弯曲测试。
[0015](4)本技术具有高温加载装置，能够实现对被测材料试样RT～1100℃的高温及变温环境加载。
[0016](5)本技术具有原位测试装置，能够使用高速相机、显微镜原位监测试样裂纹萌生、扩展的特征和机理。
[0017](6)本技术为一种功能集中型疲劳试验机，能够代替传统功能单一型疲劳试压机。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
[0019]图1为本技术的整体结构轴测结构示意图；
[0020]图2为本技术的电磁谐振加载模块轴测结构示意图；
[0021]图3为本技术的电磁谐振加载模块升降机构轴测结构示意图；
[0022]图4为本技术的电磁谐振加载模块高频加载子模块轴测结构示意图；
[0023]图5为本技术的电磁谐振加载模块支撑框架轴测结构示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温弯曲疲劳原位测试装置，其特征在于：包括电磁谐振加载模块（1）、高温加载模块（2）、原位监测模块（3）、液压加载模块（4）、试样夹持装置（5），所述电磁谐振加载模块（1）与底座（10303）刚性连接，实现对被测试样的疲劳加载；高温加载模块（2）整体固定在平台（10301）上，设置在砝码（10205）的正下方，实现对被测试样的高温加载；原位监测模块（3）与平台（10301）刚性连接，设置在高温加载模块（2）的观测孔（208）旁边，记录被测试样表面萌生裂纹的过程；液压加载模块（4）通过连接板一（407）与平台（10301）刚性连接，实现对被测试样的低频加载、静态弯曲预加载；试样夹持装置（5）包含三点弯曲试样夹持装置（501）及悬臂弯曲试样夹持装置（502）；三点弯曲试样夹持装置（501）整体固定在高温加载模块（2）内，实现对三点弯曲试样（50110）的定位夹紧；悬臂弯曲试样夹持装置（502）整体固定在高温加载模块（2）内，实现对悬臂弯曲试样（50204）的定位夹紧。2.根据权利要求1所述的高温弯曲疲劳原位测试装置，其特征在于：所述的电磁谐振加载模块（1）是：升降机构（101）设置在支撑框架（103）内，与高频加载子模块（102）刚性连接，实现高频加载子模块（102）沿竖直方向的上升和下降；高频加载子模块（102）设置在试样夹持装置（5）的上方，实现对被测试样的高频疲劳加载，或者施加静态弯曲预载荷。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏伟，王可心，张世忠，王洋，赵久成，李霄琳，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：