[发明专利]海洋气候环境-拉、压、弯载荷耦合试验设备及试验方法

说明书

本发明提供了一种海洋气候环境‑拉、压、弯载荷耦合试验设备及试验方法，试验设备包括主机，设置于可控温控湿的地下密闭控制室内并用于驱动控制主机运行的液压站及其控制系统，设置于地面控制室并用于控制试验条件的软件控制系统，且主机、液压站及其控制系统和软件控制系统三分离布设；主机上部结构暴露于海洋大气环境中，主机下部结构位于地下密闭控制室内。试验方法的主要步骤为采用该试验设备进行海洋气候环境‑拉、压、弯载荷耦合试验。本发明不仅可针对试件在海洋大气户外环境下开展拉、压、弯载荷耦合试验，而不局限于实验室模拟环境试验，而且试验设备能够在海洋气候环境中使用半年以上，确保海洋环境耦合试验可靠、有效地连续开展。

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-拉、压、弯载荷耦合试验设备及试验方法。

背景技术

飞机、车辆及船舶等装备在海洋大气环境服役过程中，一方面承受高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射和频繁的干/湿交替作用等多种环境因素的腐蚀影响，另一方面遭受反复的拉伸、压缩和/或弯曲等一种工况载荷影响或多种工况载荷循环/综合作用，这种大气环境腐蚀-工况载荷耦合作用远大于环境腐蚀和工况载荷单独作用的简单迭加，极易造成装备关键结构件和部分功能件提前失效，严重威胁装备的可靠安全服役。研发海洋气候环境-拉、压、弯载荷耦合试验设备及试验方法，真实再现装备材料、工艺及构件海洋气候环境下腐蚀疲劳和应力腐蚀损伤现象，为装备材料、工艺及构件的环境适应性试验、验证、评价及快速筛选等提供新的试验平台及技术手段，对于丰富和发展腐蚀疲劳和应力腐蚀等相关理论，以及装备的科学选材、定寿、延寿等具有重要的理论与工程应用价值。因此，急需提供先进、有效的试验设备及试验方法用于研究装备海洋气候环境与工况载荷耦合作用下的材料、工艺及构件性能退化规律，保障并提升装备海洋大气环境适应能力。

目前，国内外对于自然大气环境腐蚀-工况载荷耦合作用下的材料、工艺及构件的性能退化规律研究主要集中于实验室，在普通疲劳试验设备基础上增加能够模拟温度、湿度或介质等环境因素的环境箱，如CN203745216U公开的海洋环境模拟环境箱设备及电液伺服动静试验机，试样在盐水浸泡、盐水涨落、盐水喷雾环境下由电液伺服机加载压缩、拉伸和弯曲变形载荷；又如CN104931369A公开的地铁钢筋腐蚀与拉伸疲劳耦合试验装置。这类装置的特点是利用实验室疲劳试验设备增加环境模拟箱，然而这种环境箱通常只模拟一种环境条件，既不能反映海洋大气条件下的高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射和频繁的干/湿交替作用等多种环境因素综合影响，更难以真实地对复杂海洋大气环境与多种工况载荷耦合作用下的材料、工艺及构件性能变化进行准确考核与评定。此外，现有的试验设备不能在海洋大气户外环境下可靠、有效地工作，而将其长久(时间在半年以上)的用于海洋气候环境中进行环境试验更是本领域的一大技术难题。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种海洋气候环境-拉、压、弯载荷耦合试验设备，该试验设备能够长久的用于海洋气候环境中进行环境试验。

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-拉、压、弯载荷耦合试验设备，包括主机，设置于可控温控湿的地下密闭控制室内并用于驱动控制主机运行的液压站及其控制系统，设置于地面控制室并用于控制试验条件的软件控制系统，且主机、液压站及其控制系统和软件控制系统三分离布设；

主机上部结构包括四面镂空的框架，框架包括上横梁和升降柱，升降柱上端连接上横梁，升降柱下端穿过支撑台并连接升降缸；在框架内竖直设置有可拆卸的并用于夹持试件的拉伸夹具、压缩夹具、弯曲夹具，夹具包括上夹头和下夹头，上夹头连接上横梁，下夹头连接夹杆上端，夹杆下端连接载荷传感器，载荷传感器连接中横梁，由上横梁、升降柱、中横梁共同构成镂空式第一闭环框架结构；主机上部结构的上横梁和升降柱上半部分暴露于海洋大气环境中，升降柱上半部分是指位于中横梁以上的部分；