[发明专利]一种高效率振动疲劳试验装置

说明书

本发明是一种高效率振动疲劳试验装置，该装置包括振动台(3)、应变仪(4)和主控计算机(5)，以及设置在振动台(3)上的用于夹装试样的夹具，其特征在于：该夹具包括一个位于振动台(3)中心处的圆形中心卡盘(1)，在圆形中心卡盘(1)的外围环绕一个环状支撑架(2)，环状支撑架(2)由立柱(7)支撑固定，圆形中心卡盘(1)与环状支撑架(2)的圆心重合，沿圆形中心卡盘(1)的径向，将呈放射状排列的试样(6)安装在圆形中心卡盘(1)、环状支撑架(2)之间，该装置大幅度提高了试验效率，降低了试验成本。

技术领域

本发明是一种高效率振动疲劳试验装置，属于力学性能测试技术领域。

背景技术

对于工程材料来说，疲劳断裂失效是一种十分常见的失效模式，针对工程材料开展疲劳性能测试并获得性能数据，这对于工程结构件的设计和寿命预测具有重要意义。振动是工程结构中常见的载荷形式，也是引起工程结构和材料疲劳失效的重要原因，因此振动疲劳测试是获取材料和结构件在振动条件下的疲劳性能的重要测试手段。

通常，振动疲劳测试采用单根试样逐个加载的方式，即对所测试样逐个装夹、加载和拆卸，这种方式的稳定性和可靠性较高，但是测试效率偏低。振动疲劳对试样数量需求通常较多，试验周期较长，特别是对于超高周振动疲劳测试而言，所要求的疲劳循环数较高，通常达到了10⁷到10⁹循环数，单根试样的测试周期甚至可能长达数十天，一条完整的S-N曲线(含30根试样)的测试周期甚至可耗费数月。目前为了提高测试效率，普遍使用的手段是提高试样的加载频率，但振动疲劳通常在共振状态下进行加载，而试样形状和尺寸已经限定了其共振频率，除了改变试样形式外，很难寻求有效办法提高加载频率。基于上述考虑，亟需寻找更加有效的试验装置和方法来提高试验效率，满足针对大数量试样的振动疲劳测试需求。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种高效率振动疲劳试验装置，其目的是简便、高效率地获取材料的振动疲劳性能数据。

本发明的技术解决方案如下：

该种高效率振动疲劳试验装置，该装置包括振动台3、应变仪4和主控计算机5，以及设置在振动台3上的用于夹装试样的夹具，其特征在于：该夹具包括一个位于振动台3中心处的圆形中心卡盘1，在圆形中心卡盘1的外围环绕一个环状支撑架2，环状支撑架2由立柱7支撑固定，圆形中心卡盘1与环状支撑架2的圆心重合，沿圆形中心卡盘1的径向，将呈放射状排列的试样6安装在圆形中心卡盘1、环状支撑架2之间，安装方式为：

试样6的一端通过方形基座8固定安装在圆形中心卡盘1的上表面；

试样6的另一端通过活动夹具9安装环状支撑架2的上表面并能够随圆形中心卡盘1的上、下振动进行转动和滑动以防止试样6沿径向发生形变。

所述活动夹具9包括一个与环状支撑架2固定连接的三角形基座10，三角形基座10上带有一个转动块11，转动块11与三角形基座10之间通过转动轴承12连接，转动块11上安装一个滑块13，滑块13与试样6固定连接，转动块11相对于三角形基座10的转动面与圆形中心卡盘1的径向重合，滑块13相对于转动块11的滑动轨迹所形成的滑动面也与圆形中心卡盘1的径向重合。

进一步，在圆形中心卡盘1的中心上表面处设置一个可调节高度的凸台14，该凸台14表面与试样6上表面保持在同一水平面上，该凸台14与连接在主控计算机5上的激光位移传感器15相配合以测量试样6的振幅。

进一步，所述应变仪为多通道应变仪4以确定每一个试样6的应变值。

进一步，在圆形中心卡盘1的上表面设置有加速度传感器16与主控计算机5连接。

本发明具有的特点及有益效果如下：