[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

说明书

本发明提供了一种海洋气候环境‑扭转载荷耦合试验装置及试验方法，试验装置采用立式布局，包括机架结构，在机架结构上部设置有夹持机构，夹持机构连接伺服扭转疲劳系统，伺服扭转疲劳系统连接液压动力系统并通过液压动力系统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、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、动力系统以及机架结构下部设置于可控温控湿的密闭室内；试验方法主要步骤包括采用该实验装置进行海洋气候环境‑扭转载荷耦合试验。本发明试验装置的稳定性、协同性、防水性、可靠性等性能优异，能够长期在海洋大气环境中使用。

技术领域

本发明属于材料力学试验技术领域，具体涉及一种海洋气候环境-扭转载荷耦合试验装置及试验方法。

背景技术

飞机起落架、车辆主轴等产品海洋气候环境下服役，普遍遭受高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射和频繁的干/湿交替循环等严酷环境腐蚀和反复的拉伸、扭转等疲劳载荷的耦合作用，这种耦合作用远大于环境腐蚀和载荷疲劳单独作用时装备性能退化的简单迭加，对材料力学性能产生极大的影响。因此，依据传统的单一自然环境试验和实验室扭转疲劳试验，很难获取材料服役工况下的扭转性能退化规律，急需开发一种可在海洋大气户外环境下开展材料扭转性能测试的试验装置及试验方法，更为准确获取材料实际服役条件下的扭转性能，有效避免因材料失效引起的一系列重大事故，保障装备在海洋气候环境下安全可靠服役。

目前，国内外对材料扭转疲劳性能测试主要在实验室进行，如CN107703006A公开的拉伸预载荷下扭转疲劳的复合加载装置，可实现电场、热场及磁场耦合，又如CN106872294A公开的材料扭转及扭转疲劳试验装置，包括疲劳试验机、真空杜瓦容器、控温系统和夹具组件。如前所述试验装置主要是在实验室对电场、热场、磁场或温度进行模拟，实现环境因素与扭转疲劳的耦合，不能反映复杂海洋大气腐蚀环境与扭转疲劳的耦合作用。更为重要的是，现有的扭转试验装置不能在海洋大气环境下长久(时间在半年以上)、可靠的工作。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种海洋气候环境-扭转载荷耦合试验装置，解决现有扭转试验装置不能在海洋大气环境下长久、可靠工作的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

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，夹持机构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和用于检测扭转角度的角度传感器，伺服扭转疲劳系统连接液压动力系统并通过液压动力系统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、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、动力系统以及机架结构下部设置于可控温控湿的密闭室内；

其中，机架结构包括水平设置的底座和竖直设置的立柱，在立柱顶部设置有横梁，在立柱中部设置有工作台，在立柱底部设置有底座，工作台、立柱与横梁共同构成第一闭环框架，工作台、立柱与底座共同构成第二闭环框架；

在底座下方设置有升降油缸，升降油缸上端连接立柱，升降油缸下端连接液压动力系统；

夹持机构包括同轴线设置的上夹头和下夹头，上夹头连接横梁，下夹头通过夹杆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、伺服阀、摆动缸和摆动作动器，波纹联轴器连接夹杆，扭矩传感器设置于波纹联轴器与夹杆之间，角度传感器连接摆动作动器并与摆动作动器同轴设置，伺服阀连接液压动力系统；

在横梁与工作台之间设置有防水装置，防水装置水平套设于立柱和夹杆上，且防水装置与立柱相接处的部位形成迷宫式密封；