[发明专利]一种海洋气候环境-扭转载荷耦合试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种海洋气候环境-扭转载荷耦合试验装置，包括机架结构，在机架结构上部设置有夹持机构(2)，其特征在于：夹持机构(2)连接伺服扭转疲劳系统，伺服扭转疲劳系统连接信号检测单元，信号检测单元包括用于检测扭矩的扭矩传感器(6)和用于检测扭转角度的角度传感器(15)，伺服扭转疲劳系统连接液压动力系统(17)并通过液压动力系统(17)驱动伺服扭转疲劳系统运行，伺服扭转疲劳系统连接环境试验控制系统用于控制试验条件；夹持机构(2)、机架结构上部四面镂空并暴露于海洋大气环境中，伺服扭转疲劳系统、信号检测单元、动力系统(17)以及机架结构下部设置于可控温控湿的密闭室(16)内；

其中，机架结构包括水平设置的底座(11)和竖直设置的立柱(4)，在立柱(4)顶部设置有横梁(1)，在立柱(4)中部设置有工作台(8)，在立柱(4)底部设置有底座(11)，工作台(8)、立柱(4)与横梁(1)共同构成第一闭环框架，工作台(8)、立柱(4)与底座(11)共同构成第二闭环框架；

在底座(11)下方设置有升降油缸(10)，升降油缸(10)上端连接立柱(4)，升降油缸(10)下端连接液压动力系统(17)；

夹持机构(2)包括同轴线设置的上夹头和下夹头，上夹头连接横梁(1)，下夹头通过夹杆(3)连接伺服扭转疲劳系统；

其中，伺服扭转疲劳系统包括依次连接的波纹联轴器(7)、伺服阀(12)、摆动缸(13)和摆动作动器(14)，波纹联轴器(7)连接夹杆(3)，扭矩传感器(6)设置于波纹联轴器(7)与夹杆(3)之间，角度传感器(15)连接摆动作动器(14)并与摆动作动器(14)同轴设置，伺服阀(12)连接液压动力系统(17)；

在横梁(1)与工作台(8)之间设置有防水装置(5)，防水装置(5)水平套设于立柱(4)和夹杆(3)上，且防水装置(5)与立柱(4)相接处的部位形成迷宫式密封；

在横梁(1)表面设置有镀铬层，在横梁(1)的镀铬层表面设置有耐海水有机涂料层；在立柱(4)表面设置有镀铬层，在立柱(4)的镀铬层表面设置有防锈油；在夹持机构(2)表面设置有镀锌层，在夹持机构(2)非承力部位的镀锌层表面设置有耐海水有机涂料层；

在工作台(8)上设置有锁紧缸(9)，启动锁紧缸(9)可将立柱(4)锁紧，且当锁紧缸(9)处于锁紧状态时，工作台(8)、立柱(4)均被固定，通过液压动力系统(17)驱动摆动作动器(14)往复旋转运动并带动夹持机构(2)转动以实现扭转加载；当锁紧机构处于非锁紧状态时，通过液压动力系统(17)驱动立柱(4)和横梁(1)同步升降以实现夹持机构(2)的夹持间距调节；

所述试验装置的试验频率范围为0.01-50Hz，所述试验装置的静态扭转载荷、动态扭转载荷范围均为±1000N·m，所述试验装置的有效夹持间距为50-350mm。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述摆动作动器(14)为双叶片摆动作动器，双叶片摆动作动器包括两组油腔，液压动力系统(17)的液压油经伺服阀(12)出油口分别流入摆动作动器(14)的两组油腔，两组油腔的压差产生液压力作用到双叶片，进而推动活塞转动产生扭矩，实现对试样的静态或动态扭转试验。

3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于：所述立柱(4)为相互平行的双立柱。

4.根据权利要求1、2或3所述的试验装置，其特征在于：所述防水装置(5)采用喷涂有机涂料的316L不锈钢密封，所述防水装置(5)与密闭室(16)顶部均设置有水泥防水层，所述横梁(1)、所述立柱(4)均采用316L不锈钢，耐海水有机涂料采用TE 55-80环氧富锌底漆+TS55-80聚氨酯面漆。