一种微小试样低温疲劳试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种微小试样低温疲劳试验系统，包括疲劳试验装置和低温装置，疲劳试验装置包括作动轴和上延长杆，上延长杆上设置有载荷传感器，疲劳试验装置中支撑有环境箱，低温装置向环境箱中输送低温液体，环境箱上、下表面开设有开孔，上延长杆和作动轴通过开孔伸入环境箱中；环境箱内对称设置有上夹具和下夹具，分别与上延长杆和作动轴相连，微小试样的两端分别与上夹具和下夹具相连；微小试样上固定有引伸计，载荷传感器上设置有温度补偿装置。本发明专利技术的微小试样低温疲劳试验系统，利用上、下夹具所开凹槽托举微小试样的方式传递载荷，从而减小了试样两端的尺寸，降低了材料的消耗，并且增大了引伸计的安装空间，使得其可用于微小试样。用于微小试样。用于微小试样。

【技术实现步骤摘要】
一种微小试样低温疲劳试验系统


[0001]本专利技术涉及低温疲劳试验
，更具体地涉及一种微小试样低温疲劳试验系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展与进步，低温工程涉及的领域越发广泛，对相应的设备的需求也不断增加。例如极地科考站，破冰船，液化天然气储运，超导发电机关键部件，航空航天工程中液态燃料相关的一些部件等都需要在低温甚至超低温工况下服役，而工作温度的降低往往会对材料的各项性能产生影响，例如随着温度降低，一些材料会发生强度升高，延伸率下降，断裂形式从延性转变为脆性断裂等现象。因此，随着低温材料需求的不断上涨，对材料低温下各种性能的测试必不可少，只有准确的掌握其性能随温度下降的变化趋势，才能更好的避免低温下材料意外失效等重大事故的发生。
[0003]据统计，有80％以上的工程结构失效破坏与疲劳有关，因此材料的低温疲劳性能测试对于低温材料的研究开发显得尤为重要。由于新材料的制作成本以及加工生产工艺尚不成熟等问题，在科研开发阶段，往往采用非标微小试样来开展测试工作。目前对于微小试样低温疲劳性能的测试多是通过应力控制的方式开展的，该方式较为适合用于高周疲劳的相关测试，但是对于低周疲劳，特别是循环应力幅值超过材料屈服强度的相关测试，使用应变控制的方式开展试验才是更加合理且符合实际使用工况的，并且低周疲劳可以得到的实验数据相对更加丰富。但是如果采用应变控制的方式进行疲劳试验，必须能够实时准确的采集材料的应变值，因此必须采用引伸计来向疲劳试验机的控制系统实时反馈应变值而进行控制，如果不安装引伸计的话，往往只能通过间接的手段来得到应变值，这将影响材料实际的应变值，导致试验控制不准确，实验结果不精确。
[0004]但是物理引伸计由于其结构问题，往往需要比标距段更大的空间来安装，例如，如果引伸计的标距段为10mm，那么至少需要15mm的空间才能将物理引伸计装上，由于微小试样的尺寸过小，导致引伸计装夹困难，而低温环境的干扰又限制了视频引伸计及DIC(Digital Image Correlation，数字图像相关法)等技术的应用，这就给低温下开展应变控制的小试样疲劳试验带来了诸多困难。
[0005]此外，目前通常采用传统电磁伺服疲劳试验机对微小试样进行疲劳试验，其通过载荷传感器实时监控对微小试样施加的载荷大小，但是由于低于载荷传感器正常工作温度区间的温度可能会导致载荷传感器的读数不准确等问题而无法对微小试样施加准确的疲劳载荷，从而使低温疲劳试验结果不准确，因此其并不能直接用于开展低温各温度下的测试工作。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种微小试样低温疲劳试验系统，以通过应变控制的方式对微小试样进行精确的低温疲劳试验。
[0007]本专利技术提供一种微小试样低温疲劳试验系统，用于对微小试样进行疲劳试验，包括疲劳试验装置和低温装置，所述疲劳试验装置包括作动轴和上延长杆，所述上延长杆上设置有载荷传感器，所述疲劳试验装置中支撑有环境箱，所述低温装置通过导管向所述环境箱中输送低温液体，所述环境箱上、下表面分别开设有开孔，所述上延长杆和作动轴分别通过所述开孔伸入所述环境箱中；
[0008]所述环境箱内对称设置有上夹具和下夹具，所述下夹具与所述作动轴固定连接，所述上夹具与所述上延长杆固定连接，所述微小试样的两端分别与所述上夹具和所述下夹具固定连接；
[0009]所述微小试样上固定有引伸计，所述载荷传感器上设置有温度补偿装置。
[0010]进一步地，所述上夹具和下夹具上均设置有与所述微小试样相配合的凹槽。
[0011]进一步地，所述凹槽的深度略小于所述微小试样的厚度。
[0012]进一步地，所述上夹具和下夹具上均设置有盖板，所述盖板盖住所述凹槽。
[0013]进一步地，所述上夹具和下夹具上均设置有阶梯结构。
[0014]进一步地，所述温度补偿装置包括换热器、循环水泵和内部中空的水循环装置，所述水循环装置内设置有循环水导管，所述循环水导管的两端分别与所述循环水泵和所述换热器相连，所述循环水泵与所述换热器相连，所述水循环装置紧贴所述载荷传感器。
[0015]进一步地，所述环境箱与所述疲劳试验装置通过行走支架连接，可方便的拆装环境箱。
[0016]进一步地，所述环境箱包括相互铰接的箱门和箱体，所述箱门和所述箱体均由保温材料制成，所述箱门周圈设置有密封胶垫。
[0017]进一步地，所述箱门上设置有观察窗。
[0018]进一步地，所述箱体内设置有均温风扇和热电偶，所述箱体外设置有PID控制器和电机，所述PID控制器分别与所述电机和所述热电偶电连接，所述电机的驱动轴与所述均温风扇相连。
[0019]进一步地，所述箱体上设置有连通内外的压力泄放管。
[0020]进一步地，所述箱体与所述作动轴和所述上延长杆之间设置有密封滑块。
[0021]本专利技术的微小试样低温疲劳试验系统，通过设计了微小试样专用的上、下夹具，利用上、下夹具所开凹槽托举微小试样的方式传递载荷，从而进一步减小了试样两端的尺寸，降低了材料的消耗，并且增大了引伸计的安装空间，使得其在低温环境下应用于微小试样成为可能；通过在载荷传感器上设置温度补偿装置，可以减小或消除低温对载荷传感器的影响，确保试验结果的准确性。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例提供的微小试样低温疲劳试验系统的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的下夹具的立体图；
[0024]图3为图2的主视图；
[0025]图4为图2的侧视图；
[0026]图5为图2的俯视图；
[0027]图6为本专利技术实施例提供的上下夹具、微小试样和引伸计安装完成后的一个角度
的示意图；
[0028]图7为本专利技术实施例提供的上下夹具、微小试样和引伸计安装完成后的另一个角度的示意图；
[0029]图8为本专利技术实施例提供的环境箱的结构示意图；
[0030]图9为图6的A
‑
A剖视图；
[0031]图10为图7的B
‑
B剖视图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。
[0033]如图1所示，本专利技术实施例提供一种微小试样低温疲劳试验系统，用于对微小试样5进行低温疲劳试验，包括疲劳试验装置1和位于疲劳试验装置一侧的低温装置3，其中，疲劳试验装置1包括机架，机架包括底座11和安装在底座11上的支柱12，支柱12的数量至少2根，以确保疲劳试验装置的稳定性，在本实施例中，支柱12优选为四根，并围成一长方体区域，支柱12的上端则通过横梁13相连，横梁13可与支柱12采用活动连接，例如通过螺栓紧固连接，以此实现对不同尺寸试样更强的兼容性。
[0034]底座11为中空结构，在中空处安装有伺服机构14，用于对微小试样5施加循环载荷并支撑底座11，伺服机构14的驱动轴上连接有作动轴15，横梁13上设置有上延长杆16，作动轴15和下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微小试样低温疲劳试验系统，用于对微小试样进行疲劳试验，包括疲劳试验装置和低温装置，所述疲劳试验装置包括作动轴和上延长杆，所述上延长杆上设置有载荷传感器，所述疲劳试验装置中支撑有环境箱，所述低温装置通过导管向所述环境箱中输送低温液体，其特征在于，所述环境箱上、下表面分别开设有开孔，所述上延长杆和作动轴分别通过所述开孔伸入所述环境箱中；所述环境箱内对称设置有上夹具和下夹具，所述上夹具与所述上延长杆固定连接，所述下夹具与所述作动轴固定连接，微小试样的两端分别与所述上夹具和所述下夹具固定连接；所述微小试样上固定有引伸计，所述载荷传感器上设置有温度补偿装置。2.根据权利要求1所述的微小试样低温疲劳试验系统，其特征在于，所述上夹具和下夹具上均设置有与所述微小试样相配合的凹槽。3.根据权利要求2所述的微小试样低温疲劳试验系统，其特征在于，所述凹槽的深度略小于所述微小试样的厚度。4.根据权利要求2所述的微小试样低温疲劳试验系统，其特征在于，所述上夹具和下夹具上均设置有盖板，所述盖板盖住所述凹槽。5.根据权利要求1所述的微小试样低温疲劳试验系统，其特征在于，所述上夹具和下夹具上均设置有阶梯结构。6.根据权利要求1所述的微小试样低温疲劳试验系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张显程，谢煜，谈建平，赵鹏程，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：