[发明专利]一种金属疲劳试验机与疲劳试验方法

说明书

本发明公开一种金属疲劳试验机与疲劳试验方法，可测试矩形薄板金属试件弯曲疲劳强度；通过夹持试件两端并施加载荷，在交变载荷作用下，试件所受应力水平低于材料的屈服极限，经过长时间的应力反复循环作用，测试出矩形薄板金属试件弯曲疲劳强度；载荷、弯曲应力可以调节、频率可以随意调节；省电无需水源，使用成本低，一般电机的功率只有几千瓦或几百瓦；可实现高负荷、高效率、高精准度、低消耗实验，从而缩短实验时间，降低实验费用；零部件损伤较轻，使用寿命长，几乎免维护的电机可以长时间不间断的使用；安装维护简单方便，不用经常停机更换液压油等工作，后续的电机维护成本几乎为零，维护成本低；使用电能，干净无污，稳定。

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及一种金属疲劳试验机与疲劳试验方法，尤其涉及一种矩形薄板金属试件试验机与疲劳试验方法；特别适用于测试矩形薄板金属试件疲劳强度。

背景技术

疲劳试验机用于进行测定金属、合金材料及其构件在室温状态下的拉伸、压缩或拉压交变负荷的疲劳特性、疲劳寿命、预制裂纹及裂纹扩展试验。

金属材料疲劳试验的一些常用试验方法通常包括单点疲劳试验法、升降法、高频振动试验法、超声疲劳试验法、红外热像技术疲劳试验方法、金属扭应力疲劳试验方法等。

GB/T12443 《金属室温扭应力疲劳试验方法》，其试样工作部分形状为圆柱形或漏斗形；试样工作部分截面为圆形；现有的疲劳试验机可以测试操作关节、固接件、螺旋运动件等金属、合金构件,但无法准确测试矩形薄板金属试件弯曲疲劳强度。

现有的金属扭应力疲劳试验机有高频疲劳试验机、低频疲劳试验机。

高频疲劳试验机根据电磁谐振的原理工作，依靠电磁铁的震荡施加载荷，是载荷比较大20KN-300KN，频率80-250Hz测试时间短的首选。可调频率只有固定几个档，无法随意调节。

低频疲劳试验机根据电液伺服的原理工作，依靠液压作动缸的往复运动施加载荷，泵必须连续运转，能源成本很高；由于传动装置和/或伺服阀的密封件摩擦，分辨率和保真度可能受到限制，而且传动装置的活动质量非常高，系统价格昂贵；大载荷5KN-1000KN低频率0-10Hz的首选，一般建议在10Hz左右使用；当在20Hz，30Hz工作时， 液压伺服阀、密封圈等等部件的摩擦损伤太大，液压疲劳试验机的寿命会受到重大的影响；在多轴应用时由于摩擦，传动装置的侧向负荷还会引起波形扭曲或密封件磨损等问题；液压疲劳试验机它有许多活动部件和密封件，液压疲劳试验机需要定期停机做一些维护；油被看作有害废料，一旦污染就必须更换；维护费用高。

发明内容

本发明公开了一种金属疲劳试验机与疲劳试验方法，以解决现有技术中无法准确测试矩形薄板金属试件弯曲疲劳强度，以及疲劳试验机频率无法随意调节、价格昂贵、零部件损伤快、存在泄露污染、试验机寿命短、维护费用高等问题。

本发明疲劳试验机包括：基座支架、下夹持装置、传感器支架、光电传感器、上夹持装置、连接板、轴承固定装置、连接轴、轴承、转动盘、电机、控制电箱；基座支架包括水平底座、中心支撑台，以及两侧对称的侧方支撑台；基座支架的水平底座上具有滑道，侧方支撑台可沿滑道调节间距；下夹持装置、传感器支架、光电传感器、上夹持装置每种数量两个,称布置在中心支撑台两侧；下夹持装置紧固安装在基座支架的侧方支撑台侧部；传感器支架紧固安装在基座支架的侧方支撑台上部；光电传感器紧固安装在传感器支架上；上夹持装置与连接板铰接连接；连接板紧固连接轴承固定装置；轴承固定安装在轴承固定装置中；连接轴穿过轴承与转动盘垂直紧固连接；电机紧固安装在基座支架的中心支撑台上；电机驱动轴与转动盘紧固连接；控制电箱电控连接光电传感器与电机；下夹持装置夹持试件下端，上夹持装置夹持试件上端；控制电箱启动电机，电机驱动转动盘，带动连接轴、连接板及上夹持装置，在试件上端施加均匀平稳载荷，使试件产生往复循环挠度变化；控制电箱内的PLC控制器记录运动次数、时间等实验数据；经过长时间的应力反复循环作用，可测试出矩形薄板金属试件弯曲疲劳强度。

本发明金属疲劳试验方法，包括：