[发明专利]高温弯曲疲劳原位测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种高温弯曲疲劳原位测试装置及方法，该装置由电磁谐振加载模块、液压加载模块、高温加载模块、原位监测模块、试样夹持装置组成。其中，电磁谐振加载模块能够实现对被测试样高频弯曲疲劳加载；液压加载模块能够实现对被测试样低频弯曲疲劳加载；高温加载模块能够实现对被测试样高温及变温环境加载；原位监测模块能够监测试样裂纹萌生、扩展的特征和机理；试样夹持装置可实现对不同尺寸、不同形状被测试样的牢固夹持与精确定位。本发明可用于高温弯曲疲劳性能的高分辨率原位测试，为航空航天、汽车制造、轨道交通等领域材料弯曲疲劳性能测试、服役安全性保障提供了一种可行性技术手段。

技术领域

本发明涉及精密科学仪器领域，特别涉及一种高温弯曲疲劳原位测试装置及方法。本发 明基于电液伺服驱动技术、电磁谐振驱动技术、辐射式电阻体间接加热技术，实现对被测试 样高温弯曲疲劳加载以及静动态机械载荷复合加载。并集成表面变形损伤测量组件、微观组 织结构测量组件，实现对被测试样微观力学行为、变形损伤模式与性能演化规律的并行精准 原位测量。本发明结合原位测试仪器，提出了一种高温弯曲疲劳原位测试装置，可用于材料 高温疲劳、弯曲疲劳以及高温弯曲疲劳测试；本发明为一种功能集中型疲劳试验机，能够代 替传统功能单一型疲劳试压机。

背景技术

金属疲劳断裂现象最早从18世纪60年代开始进入人们视野，随着蒸汽机车在第一次工 业革命中的大量涌现，一系列疲劳断裂事故也随之发生。19世纪出现了更多的重型卡车、 汽车、轮船等大型机械，伴随而来的还有受循环载荷作用的关键部件的断裂失效；直到第二 次世界大战中，被投入战争的大规模船舰在冷水中发生了严重的开裂事故，这迫使当时的人 们真正认识并了解金属疲劳断裂现象。

因此，建立有效而可靠的疲劳测试装置及测试方法，保障材料服役安全性成为现阶段亟 需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温弯曲疲劳原位测试装置及方法，解决了现有技术存在的 上述问题，满足航空航天、汽车制造和核工业等众多关键领域材料的测试需求。测试装置由 电磁谐振加载模块、液压加载模块、高温加载模块、原位监测模块、试样夹持装置组成。其 中，电磁谐振加载模块能够实现对被测材料试样100～4000Hz的高频弯曲疲劳加载；液压加 载模块能够实现对被测材料试样0.01～100Hz、0～10kN的低频弯曲疲劳加载；高温加载模 块能够实现对被测材料试样RT～1100℃的高温及变温环境加载；原位监测模块能够监测试样 裂纹萌生、扩展的特征和机理；试样夹持装置可实现对不同尺寸、不同形状被测材料试样的 牢固夹持与精确定位。本发明可用于材料高温低周、高周以及超高周弯曲疲劳性能的高分辨 率原位测试，高度模块化、功能多样、试验频率范围广，为汽车制造、核工业等领域材料弯 曲疲劳性能测试、服役安全性保障提供了一种可行性技术手段。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

高温弯曲疲劳原位测试装置，包括电磁谐振加载模块1、高温加载模块2、原位监测模 块3、液压加载模块4、试样夹持装置5，所述电磁谐振加载模块1与底座10303刚性连接，整体固定在底座10303上，实现对被测试样的疲劳加载；高温加载模块2与平台10301刚性连接，整体固定在平台10301上，设置在砝码10205的正下方，实现对被测试样的高温加载；原位监测模块3与平台10301刚性连接，设置在高温加载模块2的观测孔208旁边，实现在 疲劳试验中观察记录被测试样表面萌生裂纹的过程；液压加载模块4通过连接板一407与平台10301刚性连接，实现对被测试样的低频加载、静态弯曲预加载；试样夹持装置5包含三点弯曲试样夹持装置501及悬臂弯曲试样夹持装置502；三点弯曲试样夹持装置501整体固定在高温加载模块2内，实现对三点弯曲试样50110的定位夹紧；悬臂弯曲试样夹持装置502整体固定在高温加载模块2内，实现对悬臂弯曲试样50204的定位夹紧。