[发明专利]一种室温疲劳试验时试样冷却装置

说明书

本发明公开了一种室温疲劳试验时试样冷却装置，属于材料力学性能试验技术领域。该冷却装置包括空气压缩机、支撑部件和冷却环三部分；所述空气压缩机用于提供冷却源压缩空气，压缩空气经所述支撑部件输送到冷却环中，再经冷却环上开设的排气口喷射于疲劳试样表面，从而实现对待测试样的降温。该装置能够有效地利用压缩空气对待测试样进行均匀降温，且试验时不会对材料的组织性能产生影响，从而能够大幅度的提高试验频率，进而加快试验周期，降低试验费用。

技术领域

本发明涉及材料力学性能试验技术领域，具体涉及一种新型室温疲劳试验时试样冷却装置。

背景技术

疲劳问题是材料在实际应用过程中必须面对的，由疲劳导致的构件失效破坏在所有构件失效破坏中约占80％。疲劳断裂往往具有突发性、灾难性的特点，因此材料的疲劳问题是挡在构件实际应用过程中的一个不可避免的大山，获得准确的材料的疲劳数据是材料在实际应用之前必不可少的环节，因此能够快速准确的测量出材料的疲劳性能就变得尤为重要。对于疲劳试验来说,在满足要求的情况下，试验频率越快，效率越快，试验的周期越短，试验成本越低，越有利于材料的推广应用。

室温疲劳试验过程中在保证试样不发热和外加载荷准确的前提下频率越快越好。大部分的材料对于疲劳试验频率加快不会导致试验的发热，这样试验过程中在材料不发热的前提下就可以尽可能快的提高试验频率，对于电液伺服疲劳试验机来说一般材料的试验频率为40～50Hz，费用为100～200元/小时，每组材料约需要试验时间为300小时。但是有一些材料对于频率引起的发热非常敏感，材料一旦发热就可能引起材料内部的组织变化从而导致试验数据的无效。因此，为了保证试验数据的准确性只能大幅度的降低试验频率，有的材料试验频率甚至会降低到2Hz，按照相同的试验参数计算需要的时间成本和费用会增加20倍，大大加大了材料的开发难度。

传统的冷却方法是采用冷却液制冷或者液氮制冷的方式进行冷却。但是这些方法都有缺陷，冷却液制冷要求试样必须浸泡在冷却液中，但是整个试验过程中试验机设备是一直在振动的，实验过程中难免会由于振动导致冷却液泄露，泄露的冷却液会对疲劳试验机的工作台或者作动缸产生腐蚀破坏，严重的甚至可能会导致试验机的损坏，维修成本从几万到几十万不等。液氮制冷是利用液氮汽化时会吸收热量来带走因为频率产生的热量，但是该冷却方法有两个缺陷：1)液氮汽化过程会迅速吸收周围热量，导致周围的温度迅速降低，而周围空气中的水分又会液化成小水珠而聚集在试样表面，小水珠会对材料产生腐蚀从而导致试验结果不准确；另外汇聚的小水珠顺着试验材料汇流到试验机上会对试验机夹具和工作台产生腐蚀，也会加快试验机的老化程度，从而增加试验成本；2)对于疲劳试验来说是一个长时间工作的过程，一个材料试样在疲劳试验的时候工作几十个小时是非常正常的，液氮的成本非常高而且消耗非常快，在这个过程中一旦液氮消耗完又得不到及时补充的话试样就会迅速发热而导致实验结果无效，也会增加试验的费用。

为了提高材料进行疲劳试验的准确性，加快发热材料的疲劳试验周期，为后续的构件使用提供可靠参考，有必要对现有的疲劳试验装置进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室温疲劳试验时试样冷却装置，该装置能够有效地利用压缩空气对待测试样进行均匀降温，且试验时不会对材料的组织性能产生影响，从而能够大幅度的提高试验频率，进而加快试验周期，降低试验费用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种室温疲劳试验时试样冷却装置，包括压缩机、支撑部件和冷却环三部分；所述压缩机用于提供冷却源压缩空气，压缩空气经所述支撑部件输送到冷却环中，再经冷却环上开设的排风孔喷射于疲劳试样表面，从而实现对待测试样的降温。

所述支撑部件为筒状结构，一端设有安装孔，用于与疲劳实验机连接；所述支撑部件上靠近安装孔一侧的侧壁上还设有进气口，进气口与支撑部件内的进气管相连接，进气管与所述冷却环内部相连通。