[发明专利]试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及强度的试验装置。

背景技术

在汽车、铁路等运输机械、挖土机、翻斗机等施工机械、以及风力发电、波力发电等自然能发电系统的结构体系中，由于各种原因，在运转时会，复杂的负荷产生交变作用。该交变负荷是多轴交变负荷，负荷波形的振幅随时间而发生变化，且负荷方向也发生变化，根据情况的不同有可能引起所述机械的疲劳破坏。为了避免这样的疲劳破坏，相对于多轴交变负荷的疲劳现象的把握就非常重要。以此为目的，发明、开发了能够进行多轴交变负荷的疲劳试验的多轴强度试验装置。

最通常的多轴强度试验装置是具有如下结构的装置：其将棒状、圆筒状的试验片的一端固定，在一端施加轴向负荷(拉伸、压缩负荷)和扭转负荷的两轴负荷而进行试验。与后述的其他的多轴强度试验装置具有两轴以上的试验轴的情况相对，该类型的多轴试验装置的试验轴是一轴。该类型的多轴试验装置具有轴向负荷用的线性致动器和扭转负荷用的旋转致动器这两个致动器。通过这些致动器而使轴向负荷波形和扭转负荷波形的相位变化，能够进行多轴负荷的试验，其中，该多轴负荷是在试验片产生的多轴应力的主应力方向随时间而发生变化的多轴负荷(被称为非比例负荷)。但是，在该类型的试验装置中，仅限于能够在试验片上实现的多轴应力状态。具体而言，该装置能够在由最大主应力σ1、最小主应力σ3求得的主应力比λ(λ＝σ3/σ1)进入-1≤λ≤0的范围的多轴应力状态下进行试验。

为了实施超过该主应力比的范围的试验，开发了具有非专利文献1所述的结构的多轴试验装置。在该装置中，相对于大致十字形状的试验片，为了分别向十字的四处端部施加负荷而各自配置一个、合计配置四个线性致动器。两个致动器以相向形式配置而构成一轴试验结构，能够通过两组一轴试验结构进行两轴负荷的多轴疲劳试验。通过相向的两个致动器的轴中心的试验轴与由另一对致动器构成的试验轴相交于一点，该点与试验片中心一致。通过控制由各致动器产生的负荷，能够在包括试验片中心在内的试验片的中央区域产生多轴应力状态。在该装置中，能够在前述的主应力比处于-1≤λ≤1的范围的多轴应力状态下实施试验，但关于前述的非比例负荷，只能进行一部分的非比例负荷的试验。另外，由于以两个致动器构成一轴试验结构，因而为了将试验片中心维持在试验轴的交点，需要以高精度控制相向的致动器。

在专利文献1中，公开了如下装置：该装置包括三组以上的机械负荷用的一轴试验结构，且具有磁性材料的磁特性测定机构。通过该装置，能够在任意的多轴应力状态下进行磁性材料的磁特性评价。对应于三组以上的一轴试验结构而存在的三个以上的试验轴交叉于某一点，该交点存在于试验片的中央区域。根据提出的应力施加机构，能够在试验片的中央区域产生多轴应力状态。在此专利公开的装置结构中，能够实现主应力比处于-1≤λ≤1的范围的多轴应力状态，而且能够使多轴应力的主应力朝向任意的方向。试验片的形状是与试验轴的个数、轴的方向相匹配，从试验片中央放射状地延伸出端部的形状。在此专利文献的实施例中公开了在试验片的端部设置用于使拉伸载荷及压缩载荷作用的负荷机构(配重、液压致动器)的装置结构。这意味着其与非专利文献1相同，以两个致动器构成一轴试验结构。

在专利文献2中，与专利文献1相同，公开了具备多个一轴试验结构的多轴万能试验装置。与一轴试验结构的个数相同而存在的试验轴以交叉于某一点的方式构成装置。由于在各轴的两端具备电动致动器，因而在以两个致动器构成一轴试验结构的观点中，该装置具有与非专利文献1相同的装置结构。与专利文献1相同，其能够实现主应力比处于-1≤λ≤1的范围的多轴应力状态，而且能够使多轴应力的主应力朝向任意的方向。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-202974号公报

专利文献2：日本特表2007-510151号公报

非专利文献

非专利文献1：《关于使用十字型试验片的高温二轴低循环疲劳的研究》材料，第37卷，第414号，pp340～346，1988年