本實用新型專利技術涉及一種高溫彎曲疲勞原位測試裝置，該裝置由電磁諧振加載模塊、液壓加載模塊、高溫加載模塊、原位監測模塊、試樣夾持裝置組成。其中，電磁諧振加載模塊能夠實現對被測試樣高頻彎曲疲勞加載；液壓加載模塊能夠實現對被測試樣低頻彎曲疲勞加載；高溫加載模塊能夠實現對被測試樣高溫及變溫環境加載；原位監測模塊能夠監測試樣裂紋萌生、擴展的特征和機理；試樣夾持裝置可實現對不同尺寸、不同形狀被測試樣的牢固夾持與精確定位。本實用新型專利技術可用于高溫彎曲疲勞性能的高分辨率原位測試，為航空航天、汽車制造、軌道交通等領域材料彎曲疲勞性能測試、服役安全性保障提供了一種可行性技術手段。行性技術手段。行性技術手段。
【技術實現步驟摘要】
高溫彎曲疲勞原位測試裝置
[0001]本技術涉及精密科學儀器領域，特別涉及一種高溫彎曲疲勞原位測試裝置。本技術基于電液伺服驅動技術、電磁諧振驅動技術、輻射式電阻體間接加熱技術，實現對被測試樣高溫彎曲疲勞加載以及靜動態機械載荷復合加載。并集成表面變形損傷測量組件、微觀組織結構測量組件，實現對被測試樣微觀力學行為、變形損傷模式與性能演化規律的并行精準原位測量。本技術結合原位測試儀器，提出了一種高溫彎曲疲勞原位測試裝置，可用于材料高溫疲勞、彎曲疲勞以及高溫彎曲疲勞測試；本技術為一種功能集中型疲勞試驗機，能夠代替傳統功能單一型疲勞試壓機。
技術介紹
[0002]金屬疲勞斷裂現象最早從18世紀60年代開始進入人們視野，隨著蒸汽機車在第一次工業革命中的大量涌現，一系列疲勞斷裂事故也隨之發生。19世紀出現了更多的重型卡車、汽車、輪船等大型機械，伴隨而來的還有受循環載荷作用的關鍵部件的斷裂失效；直到第二次世界大戰中，被投入戰爭的大規模船艦在冷水中發生了嚴重的開裂事故，這迫使當時的人們真正認識并了解金屬疲勞斷裂現象。
[0003]在航空航天、汽車制造、軌道交通等領域，關鍵結構材料疲勞失效釀成的悲劇屢見不鮮。 1998年德國高鐵事故至今仍是世界抹不去的傷痛，這場造成101人死亡、88人重傷、106 人輕傷的史上最慘烈高鐵悲劇起因是車輪輪轂疲勞斷裂；國防工事上較為引人注目的是美軍 F
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15C鷹式戰斗機凌空解體，起因是持續性的高強度飛行活動使結構出現疲勞。隨著科學技術的不斷進步，上述關鍵領域中核心零部件的服役工況愈發惡劣。因此，建立有效而可靠的疲勞測試裝置及測試方法，保障材料服役安全性成為現階段亟需解決的問題。
技術實現思路
[0004]本技術的目的在于提供一種高溫彎曲疲勞原位測試裝置，解決了現有技術存在的上述問題，滿足航空航天、汽車制造和核工業等眾多關鍵領域材料的測試需求。測試裝置由電磁諧振加載模塊、液壓加載模塊、高溫加載模塊、原位監測模塊、試樣夾持裝置組成。其中，電磁諧振加載模塊能夠實現對被測材料試樣100～4000Hz的高頻彎曲疲勞加載；液壓加載模塊能夠實現對被測材料試樣0.01～100Hz、0～10kN的低頻彎曲疲勞加載；高溫加載模塊能夠實現對被測材料試樣RT～1100℃的高溫及變溫環境加載；原位監測模塊能夠監測試樣裂紋萌生、擴展的特征和機理；試樣夾持裝置可實現對不同尺寸、不同形狀被測材料試樣的牢固夾持與精確定位。本技術可用于材料高溫低周、高周以及超高周彎曲疲勞性能的高分辨率原位測試，高度模塊化、功能多樣、試驗頻率范圍廣，為汽車制造、核工業等領域材料彎曲疲勞性能測試、服役安全性保障提供了一種可行性技術手段。
[0005]本技術的上述目的通過以下技術方案實現：
[0006]高溫彎曲疲勞原位測試裝置，包括電磁諧振加載模塊1、高溫加載模塊2、原位監測模塊3、液壓加載模塊4、試樣夾持裝置5，所述電磁諧振加載模塊1與底座10303剛性連接，整
體固定在底座10303上，實現對被測試樣的疲勞加載；高溫加載模塊2與平臺10301剛性連接，整體固定在平臺10301上，設置在砝碼10205的正下方，實現對被測試樣的高溫加載；原位監測模塊3與平臺10301剛性連接，設置在高溫加載模塊2的觀測孔208旁邊，實現在疲勞試驗中觀察記錄被測試樣表面萌生裂紋的過程；液壓加載模塊4通過連接板一407與平臺10301剛性連接，實現對被測試樣的低頻加載、靜態彎曲預加載；試樣夾持裝置5包含三點彎曲試樣夾持裝置501及懸臂彎曲試樣夾持裝置502；三點彎曲試樣夾持裝置501整體固定在高溫加載模塊2內，實現對三點彎曲試樣50110的定位夾緊；懸臂彎曲試樣夾持裝置 502整體固定在高溫加載模塊2內，實現對懸臂彎曲試樣50204的定位夾緊。
[0007]所述的電磁諧振加載模塊1是：升降機構101設置在支撐框架103內，與高頻加載子模塊102剛性連接，實現高頻加載子模塊102在一定范圍內沿豎直方向的上升和下降；高頻加載子模塊102設置在試樣夾持裝置5的上方，實現對被測試樣的高頻疲勞加載，根據實際測試需要還可施加靜態彎曲預載荷；支撐框架103用于實現對各個零部件的牢固支撐與精確定位。
[0008]所述的升降機構101動力源為三相異步電動機10104，通過聯軸器將運動傳到二級減速器10105，再傳到另一階梯軸，帶動蝸輪蝸桿升降機10101中的蝸輪轉動，使蝸桿產生豎直方向的位移；蝸桿頂端圓盤通過螺釘與立柱10103下端圓盤剛性連接，從而帶動與立柱10103 剛性連接的橫梁10202上下移動，實現高頻加載子模塊102在一定范圍內沿豎直方向的上升與下降，進而實現對被測試樣不同應力比下的高周疲勞加載。
[0009]所述的高溫加載模塊2是：爐殼204上下各有外部導向凸臺205，耐火層207上下各設有內部導向凸臺209，以引導電磁彎曲壓桿10207、液壓彎曲壓桿411伸入高溫加載模塊2 內對被測試樣進行力的加載，側壁有觀測孔208，觀測被測試樣在實驗過程中的變化。保溫層206的上下設有導向通孔，使電磁彎曲壓桿10207、液壓彎曲壓桿411通過。
[0010]所述的三點彎曲試樣夾持裝置501通過三點彎曲底板50103與高溫加載模塊2的耐火層207剛性連接，整體固定在耐火層207上；懸臂彎曲試樣夾持裝置502具有與三點彎曲底板50103相同尺寸結構的懸臂彎曲底板50206，可互相替換使用。
[0011]本技術的有益效果在于：
[0012](1)本技術為一種高溫彎曲疲勞原位測試裝置，用于材料的高溫疲勞、彎曲疲勞、高溫彎曲疲勞測試，功能集中。
[0013](2)本技術具有兩種加載裝置，可實現0.01～100Hz、10KN的低頻彎曲疲勞加載和100～4000Hz的高頻彎曲疲勞加載。
[0014](3)本技術具有兩種試樣夾持裝置，能夠實現靜態三點彎曲測試和懸臂彎曲測試。
[0015](4)本技術具有高溫加載裝置，能夠實現對被測材料試樣RT～1100℃的高溫及變溫環境加載。
[0016](5)本技術具有原位測試裝置，能夠使用高速相機、顯微鏡原位監測試樣裂紋萌生、擴展的特征和機理。
[0017](6)本技術為一種功能集中型疲勞試驗機，能夠代替傳統功能單一型疲勞試壓機。
附圖說明
[0018]此處所說明的附圖用來提供對本技術的進一步理解，構成本申請的一部分，本技術的示意性實例及其說明用于解釋本技術，并不構成對本技術的不當限定。
[0019]圖1為本技術的整體結構軸測結構示意圖；
[0020]圖2為本技術的電磁諧振加載模塊軸測結構示意圖；
[0021]圖3為本技術的電磁諧振加載模塊升降機構軸測結構示意圖；
[0022]圖4為本技術的電磁諧振加載模塊高頻加載子模塊軸測結構示意圖；
[0023]圖5為本技術的電磁諧振加載模塊支撐框架軸測結構示意圖；...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種高溫彎曲疲勞原位測試裝置，其特征在于：包括電磁諧振加載模塊（1）、高溫加載模塊（2）、原位監測模塊（3）、液壓加載模塊（4）、試樣夾持裝置（5），所述電磁諧振加載模塊（1）與底座（10303）剛性連接，實現對被測試樣的疲勞加載；高溫加載模塊（2）整體固定在平臺（10301）上，設置在砝碼（10205）的正下方，實現對被測試樣的高溫加載；原位監測模塊（3）與平臺（10301）剛性連接，設置在高溫加載模塊（2）的觀測孔（208）旁邊，記錄被測試樣表面萌生裂紋的過程；液壓加載模塊（4）通過連接板一（407）與平臺（10301）剛性連接，實現對被測試樣的低頻加載、靜態彎曲預加載；試樣夾持裝置（5）包含三點彎曲試樣夾持裝置（501）及懸臂彎曲試樣夾持裝置（502）；三點彎曲試樣夾持裝置（501）整體固定在高溫加載模塊（2）內，實現對三點彎曲試樣（50110）的定位夾緊；懸臂彎曲試樣夾持裝置（502）整體固定在高溫加載模塊（2）內，實現對懸臂彎曲試樣（50204）的定位夾緊。2.根據權利要求1所述的高溫彎曲疲勞原位測試裝置，其特征在于：所述的電磁諧振加載模塊（1）是：升降機構（101）設置在支撐框架（103）內，與高頻加載子模塊（102）剛性連接，實現高頻加載子模塊（102）沿豎直方向的上升和下降；高頻加載子模塊（102）設置在試樣夾持裝置（5）的上方，實現對被測試樣的高頻疲勞加載，或者施加靜態彎曲預載荷。3...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙宏偉，王可心，張世忠，王洋，趙久成，李霄琳，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：新型
國別省市：
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