[实用新型]疲劳试验机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种疲劳试验装置，属于材料结构性能实验的疲劳实验领域。

背景技术

在工程实际中，许多材料或构件在实际应用中受到动载荷作用，与受到静载荷作用时不同，这些材料或构件往往会在事先并未出现显著变形的情况下突然发生疲劳破坏，对结构的安全性能产生重大影响。

随着钢材等级的提高以及产量的大幅增长，钢结构的建筑与桥梁得以建设，几百年的发展，钢结构的强度与稳定问题得到了很好的解决，然而随着其结构形式以及荷载作用的日新月异，钢材的疲劳问题已成为钢结构耐久性与适用性的关键问题。而试验研究，是所有疲劳问题研究的基础。

在此之前材料疲劳性能的研究已持续多年，疲劳试验机的款型和功能不断增多，以满足不同材料疲劳试验的需求。疲劳试验机主要有液压伺服式、电磁式和机械式几种类型。其中液压伺服式疲劳试验机是一种较先进的测试装置，但价格高昂，低频工作状态下功率消耗大成本高。电磁式疲劳试验机平率高，主要用于疲劳性能较好的黑色金属疲劳性能测试。机械式疲劳试验机适用对频率要求不高的疲劳试验，功率小造价低。但以往机械式疲劳试验机，对于试验结束的判定条件繁杂，对于试验终止命令反应慢，且输出荷载范围较小等不足。

此外，在上世纪50、60年代曾采尝试采用偏心式加载体提供周期性疲劳荷载，然而在当时的技术环境下，该方案存在着几点致命性问题：

A.       偏心式加载体对任意方向均存在着周期性加载，故试样目标位置处的疲劳应力较为复杂，而非简单的正弦式波形应力；

B.       偏心式加载体转动时的输出荷载不稳定，这主要归结于电机自身不易调平以及偏心式加载体与电机的连接误差；

C.       偏心式加载体加速阶段与减速阶段的输出荷载均小于正常工作状态，且加载周期高于额定周期，前后的累积误差对试验的影响无法控制；

D.       监测设备落后，以至于疲劳裂纹无法在第一时间察觉，且察觉后采取相应控制措施的时间间隔较长，均影响了试验精度。

尽管整个试验设备简易且可操作性强，但上述短板使得该方法在试验精度要求提高后逐渐淘汰。然而利用偏心式加载体激振器，具有其他疲劳试验装备所没有的优势：

A.       加载频率的频谱较宽；

B.       输出疲劳荷载峰值幅度较广； 

C.       对材料属性以及构件的尺寸效应不敏感，适用范围广；

D.       操作简便，试验成本低。

因此，在确保试验精度的基础上，选择效率高、成本低、操作简便的试验设备以及试验方法，成为材料疲劳试验研究关注的焦点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种操作简便、成本低且效率高的疲劳试验机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种疲劳试验机，包括支架，其特征在于：在所述的支架上设置有支承平台、环形框架、加载装置以及与用于连接试件的安装台，所述的安装台和加载装置的一端连接在所述的环形框架上，安装台和加载装置的另一端则位于所述的支承平台上，所述的加载装置包括加载架、电机以及由连接杆和加载配重组成的加载主体，所述的加载架的上端面为加载平面，所述的加载主体设置在加载平面上，所述的电机设置在加载架的中部，在所述电机的输出端连接所述的连接杆，所述的加载配重设置在所述的连接杆上，在所述的加载架的下端设置有移动滑轮。

在所述的环形框架的第一侧面上设置有第一纵向支承滑块，在所述的环形框架的第二侧面上设置有第二纵向支承滑块，所述的第一侧面与第二侧面相对，所述的第一纵向支承滑块在所述的第一侧面上沿垂直于该第一侧面的方向上滑移，所述的第二纵向支承滑块在所述的第二侧面沿框架方向滑移，所述的安装台设置在第一纵向支承滑块上，所述的加载装置设置在第二纵向支承滑块上。

在所述的环形框架的第三侧面还设置有一纵向支承滑块，在所述的纵向支承滑块上和试件上分别设置有接触装置，在所述的加载架的两侧设置有磁铁。

所述的接触装置包括底座、电磁继电器和粘滞阻尼器，所述的粘滞阻尼器设置在底座的上端面上。

在所述的试件两端设置有声发射探头。

与现有技术相比，本实用新型具有以下几个特点：

A.    采用由连接杆和加载配重的家载体作为周期荷载的加载设备，结构简单，原理清晰，且可以获得高频加载动力；此外，量化的偏心距可用于调节不同的峰值外荷载。