[发明专利]在受控气氛中以受控应变率在高循环状态下执行材料疲劳试验的装置和方法

权利要求书

1.一种用于在受控的气氛中，以受控应变率（R）在高循环状态下执行样本（12）的材料疲劳试验的装置（10），包括：

压力容器（14），具有外壁，该外壁限定一内部室，

加载系，由第一角状件（16）和第二角状件（18）构成，在所述第一角状件（16）与所述第二角状件（18）之间设置所述样本（12），其中所述加载系具有纵轴线（y'-y），并且所述加载系基本上被设置在所述压力容器（14）的所述内部室中，以及

变换器（24），适于通过激励所述第一角状件（16）而将超声波施加到所述加载系中，以便沿平行于所述纵轴线（y'-y）的方向对所述样本（12）施加动应力，

其特征在于，所述内部室被划分为限定围绕所述加载系的至少一部分的自由容积的第一室（26）以及沿着所述纵轴线（y'-y）与所述第一室（26）轴向对齐的第二室（28），所述第二角状件（18）包括基部（30），所述基部部分地且可移动地接合到所述第二室（28）中，以在所述第二室（28）中限定与所述第一室（26）的第一自由容积分隔开的第二自由容积，第一衬垫（32）插设于所述基部（30）与大体上平行于所述纵轴线（y'-y）的所述压力容器（14）的外壁的一部分之间，以将所述第一室（26）与所述第二室（28）以密封方式分隔开，并且设置第一供给装置（34）和第二供给装置（36）以向所述第一室（26）和第二室（28）的所述第一自由容积及第二自由容积分别供给具有不同气压的气体，以便对所述样本（12）施加预定的静应力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一角状件（16）包括：基部（25），具有圆柱形部，所述圆柱形部突出到所述压力容器（14）之外以被附接到所述变换器（24）；以及肩部（29），所述肩部设置在与大体垂直于所述纵轴线（y'-y）的所述压力容器（14）的外壁的一部分（39）相对的位置，第二衬垫（38）设置在所述肩部（29）与所述外壁的部分（39）之间的界面处，以将所述第一角状件（16）的所述基部（25）与所述压力容器（14）的所述外壁以密封方式分隔开，同时使所述第一角状件（16）能够纵向振荡。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一角状件（16）、所述第二角状件（18）以及具有中心（O）的所述样本（12）的尺寸被设定为以通过所述变换器（24）耦联到所述加载系中的超声波的频率共振，并且所述第一衬垫（32）和所述第二衬垫（38）以及所述样本12的中心（O）位于所述加载系的位移的节点处，在所述节点处所述应力处于最大值。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一供给装置（34）和所述第二供给装置（36）各自包括：至少一个气体源（340、360），具有预定成分；控制装置（341、361），用以限定预定的气体压力；气体导管（342、345、362、365）以及至少一个通道（343、344、363、364），设置在所述压力容器（14）的所述外壁中，用以分别与所述第一室（26）的所述第一自由容积或所述第二室（28）的所述第二自由容积连通。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一供给装置（34）包括：第一气体源（340），具有预定的成分；控制装置（341），用以为取自所述第一气体源（340）的气体限定一预定气压；第一气体导管（342），连接到所述第一气体源（340），并且连接到输出至所述第一室（26）中的所述第一自由容积中的进入通道（343）；以及出口通道（344），与所述第一室（26）的所述第一自由容积连通，并且输出至连接到所述第一气体源（340）的第二气体导管（345）中，所述控制装置（341）还限定流经所述第一自由容积的预定气体，所述第一自由容积大于所述第一室（26）及第二室（28）的所述第一自由容积与第二自由容积之间的剩余泄流（35）。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，所述纵轴线（y'-y）大体上是竖直的，所述第一角状件（16）限定上部角状件，而所述第二角状件（18）限定下部角状件。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的装置，其特征在于，在所述第一室（26）或所述第二室（28）中所要供给的气体是纯气体。

8.根据权利要求1到6中任一项所述的装置，其特征在于，在所述第一室（26）或所述第二室（28）中所要供给的气体是不同气体成分的混合物。