[发明专利]一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置

说明书

技术领域

本发明属于材料试验技术领域，特别涉及一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置。

背景技术

材料热力耦合作用下的疲劳试验，是准确评估实际应用中材料性能或寿命的有效途径。但 是目前已有的疲劳试验机只单一考虑了热负荷或机械负荷的作用，实际上很多材料或产品在 实际工作中受到的是热负荷、机械负荷的综合作用，如果只单独考虑热负荷或机械负荷，将 很难准确评估材料或产品的应力状态和预测材料或产品的疲劳寿命。而且现有技术中设备复 杂、能耗高、升温降温周期长，导致单次试验的周期长，而通常情况下试样都要经过上千次 试验，使得试样的热力耦合疲劳试验耗时较长。虽然也出现过一种热力耦合疲劳加载装置， 但是其只能对试样进行加热和旋转弯曲疲劳加载。同时传统的加载夹具都比较单一，不能够 适应多种试样的装夹和加载。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低能耗、能够快速升降温和 实现拉伸和压缩的热力耦合疲劳试验装置。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，包括用于对试样提供单轴的拉伸载荷或者压缩 载荷的加载装置、用于快速加热的加热装置、用于快速冷却试样的冷却装置、测试装置和控 制装置，所述加载装置包括两个夹座以及驱动两个夹座靠拢和背离的驱动机构，所述加热装 置包括高频感应加热炉和感应线圈，所述加热装置的感应线圈位于两个夹座之间形成的试样 加载区域内，所述冷却装置靠近试样加载区域。

作为优选：所述加载装置还包括支撑机构、固定座、移动座和多根导向柱，所述固定座 安装在支撑机构上部，移动座位于固定座上方，所述驱动机构安装在支撑机构下部，所述导 向柱竖直穿过固定座，导向柱上端与移动座连接，下端与驱动机构连接，两个所述夹座正对 地安装在移动座和固定座上。

作为优选：所述支撑机构包括底座和设置在底座上的支撑柱，所述固定座安装在支撑柱 上端；所述驱动机构上端安装有支撑板，所述导向柱下端固定在支撑板上，所述固定座上设 置有与导向柱对应的导向套。

作为优选：所述驱动机构为气缸或液压缸，所述冷却装置包括喷头，所述喷头通过管路 与空压机或水箱连接，所述固定座上设置有集水槽，该集水槽位于试样加载区域下方，所述 集水槽通过管路与水箱连接。

作为优选：两个夹座分别为上夹座和下夹座，上夹座和下夹座正对，上夹座通过称重传 感器安装在移动座下表面，上夹座通过螺纹安装在称重传感器下端，所述下夹座通过安装座 固定在固定座上。

作为优选：所述支撑板上表面与固定座下表面分别设置有一个夹座，两个夹座之间形成 另一个试样加载区域，并设置有冷却装置和加热装置，固定座上方和下方的两个加载区域同 时对试样进行加载。上下两个加载区域可以同时对同一试样进行拉伸和压缩的加载，节省时 间。

作为优选：所述夹座包括支撑块，所述支撑块上开设有用于安装夹头的第一凹槽和第二 凹槽，第一凹槽与第二凹槽连通，第一凹槽的宽度小于第二凹槽的宽度，使得夹头能从支撑 块侧面装入，且限制其竖直方向移动。

作为优选：所述夹头包括安装段和用于固定试样的装夹段，所述安装段为与第一凹槽和 第二凹槽相适应阶梯轴状，装夹段上设置有用于与试样连接或配合的定位结构。

作为优选：所述冷却装置包括喷头以及用于支撑喷头的旋转机构，所述旋转机构包括底 板、压筒、支撑杆和弹簧，所述支撑杆下端连接有压盘，该压盘位于所述压筒内，支撑杆向 上伸出压筒，所述弹簧设置在压盘与底板之间，且压筒与压盘之间设置有相配合的限位槽和 凸台，所述支撑杆上端设置有喷头锁紧机构。

作为优选：所述加热装置的感应加热线圈可拆卸地安装在高频感应加热炉上，所述高频 感应加热炉通过水平移动机构支撑在箱体上，并能使感应加热线圈靠近或远离试样加载区域。

作为优选：还包括箱体，所述水平移动机构上安装有支撑座，支撑座中部设置有支撑套， 所述高频感应加热炉安装在支撑架内，支撑架下端安装有螺杆，所述螺杆穿过支撑套，螺杆 上套设有螺母，螺母压在支撑套上端。

如上所述，本发明的有益效果是：

1、能够实现拉伸、压缩状态下的热力耦合疲劳试验，以更准确地预测材料或产品疲劳寿 命。同时通过高频感应加热实现快速升温，缩短加热时间，使得试验周期缩短，提高试验效 率。