复合载荷与高温-氛围下的材料高频疲劳试验装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108562505A(43)申请公布日2018.09.21(21)申请号201810512074.1G01M7/02(2006.01)(22)申请日2018.05.25G01N3/06(2006.01)(71)申请人吉林大学地址130000吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人万杰闫楚良赵宏伟赵久成李文博张建海张世忠孙兴冻徐丽霞王赵鑫任壮刘长宜刘泽洋(74)专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人王怡敏(51)Int.Cl.G01N3/34(2006.01)G01N3/32(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图7页(54)发明名称复合载荷与高温-氛围下的材料高频疲劳试验装置及方法(57)摘要本发明涉及一种复合载荷与高温-氛围下的材料高频疲劳试验装置及方法，属于精密仪器技术领域。该装置包括高频疲劳模块、拉伸/压缩加载模块、扭转加载模块、高温-氛围加载模块、主体框架。水平布置的上支撑板/支撑平台/下支撑板与垂直布置的立柱Ⅰ/立柱Ⅱ间通过螺栓连接，构成装置的主体框架；上述模块安装于主体框架后，下支撑板由螺钉紧固于带预留螺纹孔的隔振台上。优点在于：在对材料进行高频疲劳测试的同时，增设了“拉伸、压缩、扭转、拉伸-扭转复合、压缩-扭转复合”多种机械载荷加载模式以及高温、真空/气氛等加载环境，使材料的高频疲劳测试更接近于其真实服役工况，提高了测试结果的可靠性。CN108562505ACN108562505A权利要求书1/2页1.一种复合载荷与高温-氛围下的材料高频疲劳试验装置，其特征在于：包括高频疲劳模块（1）、拉伸/压缩加载模块（2）、立柱Ⅰ（3）、高温-氛围加载模块（4）、扭转加载模块（5）、上支撑板（6）、支撑平台（7）、立柱Ⅱ（8）、下支撑板（9）、隔振台（10），水平布置的上支撑板（6）、支撑平台（7）、下支撑板（9）与垂直布置的立柱Ⅰ（3）、立柱Ⅱ（8）之间通过螺栓连接，构成装置的主体框架，该主体框架中的下支撑板（9）通过螺钉紧固在带预留螺纹孔的隔振台（10）上；高频疲劳模块（1）主体部分安装在下移动板（216）上；拉伸/压缩加载模块（2）由驱动单元、加载与检测单元组成，驱动单元水平布置于下支撑板（9）上，加载与检测单元主体部分垂直安装于立柱Ⅰ（3）和立柱Ⅱ（8）上；高温-氛围加载模块（4）由真空/气氛环境单元、温度加载与防护单元组成，真空/气氛环境单元两端分别安装在上移动板（218）和下移动板（216）上，温度加载与防护单元主体设在支撑平台（7）上，支撑平台（7）上还预留有用于安装外部光学成像设备的螺纹孔；扭转加载模块（5）与高温-氛围加载模块（4）端部连接。2.根据权利要求1所述的复合载荷与高温-氛围下的材料高频疲劳试验装置，其特征在于：所述的高频疲劳模块（1）中，超声连接器Ⅰ（101）、超声变幅杆Ⅰ（102）、试件（103）、超声变幅杆Ⅱ（104）、超声连接器Ⅱ（105）、超声换能器（106）之间通过螺纹连接；超声连接器Ⅰ（101）和超声连接器Ⅱ（105）均通过振动波动理论设计而成，且在各自的波节面上设有连接法兰，其中，超声连接器Ⅰ（101）的法兰与扭转加载模块（5）通过螺栓固连，超声连接器Ⅱ（105）的法兰与拉伸/压缩加载模块（2）、高温-氛围加载模块（4）之间通过螺栓固连；通过超声连接器Ⅰ、Ⅱ波节面上的法兰对试件（103）施加的拉伸、压缩、扭转载荷，可避免所施加载荷与高频疲劳试验之间的相互影响。3.根据权利要求1所述的复合载荷与高温-氛围下的材料高频疲劳试验装置，其特征在于：所述的拉伸/压缩加载模块（2）采用伺服电机与同步带传动机构作为驱动单元，以丝杠螺母传动机构配合上移动板（218）和下移动板（216）作为加载单元，以拉压力传感器（223）作为力的检测单元；所述驱动单元中的伺服电机Ⅰ（210）输出端通过平键Ⅲ（211）与联轴器（209）一端连接，联轴器（209）另一端的径向凹槽与电机传力轴（212）的端部凸榫嵌装配合；电机传力轴（212）为两级阶梯且开有键槽，键槽中安装有平键Ⅰ（206），第一级阶梯和轴承端盖Ⅰ（207）分别用于固定主动带轮轴承（208）内圈和外圈的轴向位置，第二级阶梯和平键Ⅰ（206）分别实现主动带轮（205）的轴向与周向限位；所述加载单元中的具有双向螺纹结构的丝杠Ⅰ（213）和丝杠Ⅱ（225）分别与成对的丝杠螺母Ⅰ（215）和丝杠螺母Ⅱ（219）、丝杠螺母Ⅲ（220）和丝杠螺母Ⅳ（222）配合使用，结合与从动带轮Ⅰ（201）、从动带轮Ⅱ（203）之间的键连接方式，将从动带轮Ⅰ（201）和从动带轮Ⅱ（203）的同步转动转化为上移动板（218）和下移动板（216）的反向同步移动，在实现拉伸