[实用新型]一种超高频与高频复合加载疲劳试验机

说明书

本实用新型提供一种超高频与高频复合加载疲劳试验机，在高频疲劳试验机上开设有实验开口，上卡具和下卡具安装在实验开口内侧的高频疲劳试验机的内部，上卡具和下卡具相对设置，换能器安装在上卡具上，匹配变幅杆安装在下卡具上，在换能器和匹配变幅杆之间安装疲劳试件，超高频疲劳试验控制电源与换能器相连，将超高频疲劳试验控制电源上的电能加载在换能器上，由换能器将电能转换成超高频机械振动，该超高频机械振动直接作用于疲劳试件。该装置能够提供超高频(5kHz‑15kHz)加载试验，且可试验较大尺寸的疲劳试件，应用于金属材料疲劳性能的快速测试。

技术领域

本实用新型涉及金属材料疲劳检测与试验装置技术领域，更具体地说涉及一种超高频与高频复合加载疲劳试验机。

背景技术

在疲劳性能检测与试验领域，通常使用高频疲劳试验机进行试验，但是高频疲劳试验机只能施加单一频率的疲劳载荷，无法同时施加两种不同频率的疲劳载荷。然而许多重要的金属母材及焊接工程结构，如水轮机、燃气轮发动机、钢结构桥梁、工程机械、交通工具、海底输油和输气管线等^[1-6]，在承受较低频率疲劳载荷的同时，还经常同时发生高频率振动现象。这种高频率的振动会使得工程结构产生高周疲劳。低频率的疲劳载荷和高频率的疲劳载荷同时作用于结构之上，就产生了双频复合疲劳的问题，如图1所示。

在双频复合疲劳载荷作用下，结构的寿命大幅度低于单频率疲劳载荷的寿命。有必要研制开发可双频复合疲劳加载的疲劳试验机。

现有双频复合疲劳加载疲劳试验机有两种。

一种是用静态试验机模拟低频部分，普通高频疲劳试验机模拟高频部分；这种试验机主要问题是在获取10⁷-10⁹循环次数的疲劳数据时耗时太长，1个1×10⁷循环次数的数据就需要几十个小时，1×10⁹需要几个月，而许多结构在设计寿命内所承受的高频率的疲劳载荷其循环次数又往往可超过1×10⁹循环次数。获取大量的超过10⁷-10⁹循环次数的疲劳数据几乎是不可能的。

另一种是超声频复合高频疲劳试验机，用高频疲劳试验机模拟低频部分，超声频部分模拟高频部分。这种试验机的问题是由于高频部分采用超声频，所获取的疲劳数据存在频率效应，不准确，目前学术界对这种频率效应的大小还没有成系统的开展研究，原因是需要大量的普通高频疲劳试验机获取的各种材料在10⁷-10⁹循环次数的疲劳数据做对比。另外使用的试件尺寸很小，以小试件的试验结果去评价大尺寸构件的疲劳性能是不够准确的，存在尺寸效应。

专利号为2013100472173的专利亚超声高频疲劳试验机实用新型的是只能单一频率疲劳载荷的试验机，且无计算机控制试验过程。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的不足，现有的双频复合疲劳加载疲劳试验机存在疲劳性能数据不准确的问题，提供了一种超高频与高频复合加载疲劳试验机，该装置能够提供超高频(5kHz-15kHz)加载试验，且可试验较大尺寸的疲劳试件，可广泛应用于航空航天、海洋工程、汽车工业、石化、桥梁船舶等领域中所使用的金属材料疲劳性能的快速测试。

本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现。

一种超高频与高频复合加载疲劳试验机，包括高频疲劳试验机和超高频疲劳试验控制电源；