[实用新型]下置式驱动压电高频疲劳试验机

说明书

本实用新型涉及一种下置式驱动压电高频疲劳试验机，由压电振子(4)、预载荷调整机构(10)、力传感机构(9)、夹持机构(7)、试件(8)和动态载荷调整机构(5)等组成；其中：所述动态载荷调整机构(5)为质量‑弹簧系统，可调节系统的谐振频率及动态载荷；工作时，通过预载荷调整机构(10)对试件(8)施加合适的预载荷，然后给压电振子施加交变电压，调整电压频率使系统发生谐振，此时动态载荷调整机构(5)内的配重质量块(503)所产生的惯性力往复作用在试件(8)上，从而实现了疲劳检测；此试验机动态位移大、动态力可调、精度高且工作频带宽，可对微小金属硬脆试件及非金属部件进行疲劳试验。

技术领域

本实用新型属于疲劳检测与试验领域，具体涉及一种下置式驱动压电高频疲劳试验机。

背景技术

疲劳试验机用于对试件施加周期性的动态载荷以检测材料或部件的疲劳特性。多年的统计分析显示，汽车零部件的破坏中85％是由疲劳引起的，航空工程有 60％～80％的断裂是由结构材料的疲劳破坏引起的。目前尚不能通过理论方法来预测材料在交变载荷作用下的强度性能，而只有通过试验的方法来解决。因此，疲劳试验机在预测材料疲劳寿命方面发挥着难以取代的作用。高频疲劳试验机广泛应用于对金属与非金属构件的拉压、摩擦等疲劳性能的检测，属于疲劳检测与试验中应用范围最广、数量最多的一类设备，是电子、机械、航空、航天、冶金等领域产品性能实验与检测的重要手段。目前，国内外现有的高频疲劳试验机主要有电磁驱动型、电液伺服驱动型两大类。其中电磁驱动型动态位移大、响应快，适宜对一般零部件的检测，是目前最为常用的疲劳检测设备；而电液伺服驱动型输出功率大、载荷平稳，适宜对大中型、重载构件的检测，但工作频率低、试验时间长，应用受到较多限制。两种高频疲劳试验机均需在系统谐振状态下工作，动态载荷均大于500N，受系统阻抗与磁阻的限制，一般工作频率不大于200Hz，同时普遍存在振幅稳定性差、谐振稳定性不好、交变载荷过大且精度不高等问题，均不适于对微小与生物器件的检测。近年来，随着微电子技术、生物医学、仿生学等领域快速发展，工业产品呈现微型化、精密化等特点，微小、硬脆和高速工作的机械零部件的使用逐渐增多。为保证此类器件的工作可靠性和疲劳寿命，对其进行疲劳研究有重要意义。然而受限于此类疲劳试验较高的精度(纳米级)及微小载荷加载要求，目前市场上还没有专业化的设备来进行此类试验，相关成果以及文献也较少，因此研发小载荷、高精度、并具有较高检测效率的高频疲劳试验机的研发变得日益重要。

发明内容

为了解决目前高频疲劳试验机输出动态载荷大时不稳定，不利于对微小及硬脆试件进行疲劳试验，以及工作频率低于200Hz不利于更高频率加载的问题，提出了一种下置式驱动压电高频疲劳试验机，该下置式驱动压电高频疲劳试验机由底脚(1)、底座(2)、导杆(3)、压电振子(4)、动态载荷调整机构(5)、下支撑板(6)、夹持机构(7)、试件(8)、力传感机构(9)、预载荷调整机构 (10)构成，工作时，通过预载荷调整机构(10)对试件(8)施加合适的预载荷，然后给压电振子施加交变电压，调整电压频率使系统发生谐振，此时动态载荷调整机构(5)内的配重质量块(503)所产生的惯性力往复作用在试件(8) 上，从而实现了疲劳检测；其次，由于驱动方式采取压电振子(4)进行驱动，频响高，可以极大的提升疲劳试验效率及能够预测试件在高频工作状态下材料的疲劳寿命。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型一种下置式驱动压电高频疲劳试验机，包括底脚(1)、底座(2)、导杆(3)、压电振子(4)、动态载荷调整机构(5)、下支撑板(6)、夹持机构 (7)、试件(8)、力传感机构(9)、预载荷调整机构(10)，其中：

所述压电振子(4)采用由一片压电薄片材料(402)粘贴在弹性基板(401) 上形成的单晶片压电振子(图3a)，或由两片压电薄片材料(402)粘贴在弹性基板(401)两侧形成双晶片压电振子(图3b)；