專利名稱：一種帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種對材料樣品進行疲勞實驗的裝置和方法，尤其涉及ー種帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的裝置和方法。
背景技術：
疲勞是指材料或結(jié)構(gòu)在交變載荷循環(huán)作用下的損傷累積直至破壞的現(xiàn)象。疲勞行為根據(jù)發(fā)生疲勞破壞所需的載荷循環(huán)周次，分為低周疲勞(循環(huán)周次少于105)、高周疲勞(循環(huán)周次在IO5到IO7之間)以及超高周疲勞(循環(huán)周次在IO7以上)?，F(xiàn)有的疲勞試驗設備主要包括液壓伺服疲勞試驗機、高頻共振式的疲勞試驗機以及旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機。其中旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、制造與使用成本低，十分適合進行高周或超高周疲勞試驗?！さ乾F(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)彎曲試驗機只能進行應力比等于-I的疲勞試驗，無法給試驗樣品施加平均應力，更難以進行兩種波形疊加的疲勞試驗，也無法進行材料的單調(diào)拉伸試驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗技術中無法施加平均載荷的限制，提供一種帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的裝置和方法。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種疲勞實驗的裝置，包括旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置，所述裝置還包括對試驗樣品施加軸向カ的軸向載荷加載與控制裝置；所述軸向載荷加載與控制裝置包括伺服電機與絲杠傳動裝置、軸向カ傳感器和顯示與控制系統(tǒng)；所述伺服電機與絲杠傳動裝置與所述旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置相連，用于給試驗樣品施加軸向カ；所述軸向力傳感器與所述伺服電機與絲杠傳動裝置和顯示與控制系統(tǒng)相連，用于測量所施加的軸向カ的大小，并傳輸至顯示與控制系統(tǒng)；所述顯示與控制系統(tǒng)與所述伺服電機與絲杠傳動裝置相連，用于控制所述伺服電機與絲杠傳動裝置所施加的軸向カ的大小。優(yōu)選地，上述裝置還具有以下特點所述顯示與控制系統(tǒng)根據(jù)所述カ傳感器傳輸?shù)妮S向力測量值與程序設定值的差值反饋控制軸向力的大小。優(yōu)選地，上述裝置還具有以下特點所述旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置包括兩根樣品固定軸、兩個圓錐滾子軸承、兩個固定套筒、四個鉸支點、旋轉(zhuǎn)裝置、彎曲加載裝置、底板；所述試驗樣品固定在所述兩根樣品固定軸之間，樣品固定軸通過圓錐滾子軸承安裝在固定套筒中間；所述四個鉸支點包括固定鉸支點、軸向加載鉸支點和兩個彎曲加載鉸支點，其中固定鉸支點和軸向加載鉸支點分別位于兩個固定套筒上，且與底板連接，用干支承整個四點彎曲受カ結(jié)構(gòu)的重量，兩個彎曲加載鉸支點分別位于兩個固定套筒上，與所述彎曲加載裝置相連，用于產(chǎn)生彎矩作用于試驗樣品；所述旋轉(zhuǎn)裝置與一根樣品固定軸相連，通過旋轉(zhuǎn)裝置帶動樣品固定軸旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)試驗樣品的旋轉(zhuǎn)運動。優(yōu)選地，上述裝置還具有以下特點所述旋轉(zhuǎn)裝置包括相連的旋轉(zhuǎn)電機和十字聯(lián)軸器，所述十字聯(lián)軸器與一根樣品固定軸相連，該十字聯(lián)軸器的軸心位于該樣品固定軸與固定鉸支點對應的軸線交點。優(yōu)選地，上述裝置還具有以下特點所述彎曲加載裝置為砝碼或者液壓加載裝置。優(yōu)選地，上述裝置還具有以下特點所述旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置還包括滑軌；所述底板包括固定底板和活動底板，所述活動底板安裝在滑軌上，可沿裝置的軸向滑動；所述固定鉸支點與所述固定底板相連，所述軸向加載鉸支點與所述活動底板相連；所述活動底板與所述伺服電機與絲杠傳動裝置相 連，所述軸向力傳感器位于所述活動底板與所述伺服電機與絲杠傳動裝置之間。優(yōu)選地，上述裝置還具有以下特點還包括溫度控制裝置，所述溫度控制裝置與顯示與控制系統(tǒng)相連，位于所述試驗樣品的外部，用于按照所述顯示與控制系統(tǒng)的控制，調(diào)節(jié)試驗樣品的環(huán)境溫度。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的方法，在實施單調(diào)拉伸實驗時，包括(I)將試驗樣品安裝在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置的樣品固定軸上；(2)利用軸向載荷加載與控制裝置對樣品施加單調(diào)拉伸；(3)實驗過程中力、位移、應變等數(shù)據(jù)由相應傳感器記錄保存；(4)持續(xù)拉伸直到試驗樣品斷裂。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的方法，在實施不同應カ比下旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗時，包括(I)將試驗樣品安裝在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置的樣品固定軸上；(2)利用軸向載荷加載與控制裝置對試驗樣品施加平均應カ；(3)計算試驗中試驗樣品所受的應力幅對應的彎矩大??；(4)利用旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置對試驗樣品施加彎矩；(5)打開旋轉(zhuǎn)電機帶動樣品固定軸以一定速率旋轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速控制試驗頻率；(6)利用溫度控制裝置來控制試驗過程中試驗樣品的試驗溫度；(7)繼續(xù)進行試驗直到試驗樣品疲勞破壞，記錄斷裂周次并保存斷裂的試驗樣品。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的方法，在實施兩種不同頻率不同幅值的復合疲勞實驗時，包括(I)將試驗樣品安裝在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置的樣品固定軸上；(2)利用軸向載荷加載與控制裝置對試驗樣品施加循環(huán)軸向載荷；(3)計算試驗中試驗樣品所受的應力幅對應的彎矩大??；(4)利用旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置對試驗樣品施加彎矩；(5)打開旋轉(zhuǎn)電機帶動樣品固定軸以一定速率旋轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速控制試驗頻率；(6)利用溫度控制裝置來控制試驗過程中試驗樣品的試驗溫度；(7)繼續(xù)進行試驗直到試驗樣品疲勞破壞，記錄斷裂周次并保存斷裂的試驗樣品。本發(fā)明利用旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置對試驗樣品施加機械彎矩，從而控制樣品表面的載荷幅值。通過軸向載荷加載與控制裝置來控制樣品的軸向載荷的大小及隨時間的變化。當不施加機械彎矩時，利用軸向載荷加載與控制裝置，本發(fā)明可以實現(xiàn)單軸拉伸試驗；當軸向載荷在疲勞過程中保持恒定時，本發(fā)明可以實現(xiàn)有平均應カ作用下的等幅疲勞試驗；當機械彎矩保持恒定，軸向載荷隨時間而變化時，本發(fā)明可以實現(xiàn)兩種幅值與頻率載荷作用下的組合加載。配合溫度控制裝置或環(huán)境介質(zhì)控制裝置，可以進行特殊環(huán)境下的疲勞試驗。本發(fā)明的優(yōu)點在干本發(fā)明結(jié)合旋轉(zhuǎn)彎曲實驗機與軸向加載技術，保證了在不同平均拉應力作用下進行等幅疲勞試驗。通過控制軸向カ隨時間的變化，可以進行單軸加載試驗或組合頻率、幅值下的疲勞試驗。由于能耗低，結(jié)構(gòu)簡單，制造與使用成本低，可用于高周和超高周下不同應カ比的疲勞實驗。通過控制軸向載荷與環(huán)境溫度隨時間的變化，尤其適合用于航空發(fā)動機材料的熱疲勞行為模擬。


圖I是本發(fā)明實施例的帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；
圖2是本發(fā)明實施例的主視圖；圖3是本發(fā)明實施例的俯視圖；其中I一試驗樣品，2—樣品固定軸，3 —固定鉸支點，4ー彎曲加載鉸支點，5—軸向加載鉸支點，6—橫向作用力，7一軸向力,8一旋轉(zhuǎn)電機,9一軸向力傳感器,10—伺服電機與絲杠傳動裝置，11—5去5馬，12—十字聯(lián)軸器，13—圓錐滾子軸承，14一固定套筒，15—底板,16—滑軌，17 一調(diào)平配重，18 一加熱爐，19 一顯不與控制系統(tǒng)。
具體實施例方式下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。如圖I所示的裝置，其基本結(jié)構(gòu)是一個四點彎曲的受カ結(jié)構(gòu)。該裝置包括試驗樣品I、兩根樣品固定軸2、兩個圓錐滾子軸承13、兩個固定套筒14、固定套筒14上鉸支點3、4、5。試驗樣品I固定在樣品固定軸2的中間，試驗樣品I與樣品固定軸2繞自身軸旋轉(zhuǎn)。樣品固定軸2通過圓錐滾子軸承13安裝在固定套筒14中間。固定套筒14上的固定加載鉸支點3和軸向加載鉸支點5支承整個四點彎曲受カ結(jié)構(gòu)的重量。兩個固定套筒14中間的彎曲加載鉸支點4受橫向作用力6的作用，產(chǎn)生彎矩作用于試驗樣品1，結(jié)合旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)彎曲加載效果。軸向カ7通過軸向加載鉸支點5傳遞到右側(cè)的固定套筒14，并進ー步通過圓錐滾子軸承13和樣品固定軸2施加到試驗樣品I。從而實現(xiàn)帶軸向載荷作用下的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載。本發(fā)明所涉及的試驗樣品I為圓截面樣品，試驗樣品I的表面應カ可由下式計算F1 —軸向カ7的大??；F2 —橫向作用力6的大小；t —時間；ω —試驗樣品I的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速山ー每個固定套筒14上兩個鉸支點的間距(即固定加載鉸支點3與在該固定套筒上彎曲加載鉸支點4的間距，或軸向加載鉸支點5與在該固定套筒上彎曲加載鉸支點4的間距)；D 一試驗樣品I試驗段的直徑。若F1在試驗過程中保持恒定，則試驗樣品I將在帶平均應カ的加載條件下進行疲勞。若F2為0，而F1隨時間増大，則試驗樣品I將進行單軸加載的拉伸試驗。若F1在試驗過程中隨時間周期變化，則試驗樣品I將在兩種不同頻率不同幅值的載荷聯(lián)合作用下進行疲勞。如圖2和圖3所示，為本發(fā)明實施例的帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的裝置示意圖，該裝置包括旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置以及對實驗樣品施加軸向カ的軸向載荷加載與控制裝置。所述軸向載荷加載與控制裝置包括伺服電機與絲杠傳動裝置10、軸向カ傳感器9和顯示與控制系統(tǒng)19;所述伺服電機與絲杠傳動裝置10與所述旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置相 與控制系統(tǒng)19相連，用于測量所施加的軸向カ的大小，并傳輸至顯示與控制系統(tǒng)19 ;所述顯示與控制系統(tǒng)19與所述伺服電機與絲杠傳動裝置10相連，用于控制所述伺服電機與絲杠傳動裝置10所施加的軸向カ的大小。其中，顯示與控制系統(tǒng)19可根據(jù)カ傳感器9傳輸?shù)妮S向カ測量值與程序設定值的差值反饋控制軸向力的大小。所述旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置包括兩根樣品固定軸2、兩個圓錐滾子軸承13、兩個固定套筒14、四個鉸支點3、4、5、旋轉(zhuǎn)電機8、十字聯(lián)軸器12、砝碼11、底板15 ;試驗樣品I固定在兩根樣品固定軸2之間，樣品固定軸2通過圓錐滾子軸承13安裝在固定套筒14中間；所述四個鉸支點包括固定鉸支點3、軸向加載鉸支點5和兩個彎曲加載鉸支點4，其中固定鉸支點3和軸向加載鉸支點5分別位于兩個固定套筒15上，且與底板15連接，用干支承整個四點彎曲受カ結(jié)構(gòu)的重量，兩個彎曲加載鉸支點4分別位于兩個固定套筒14上，與砝碼11相連，用于產(chǎn)生彎矩作用于試驗樣品I ;旋轉(zhuǎn)電機8通過十字聯(lián)軸器12連接到ー根樣品固定軸2以實現(xiàn)試驗樣品I的旋轉(zhuǎn)運動。十字聯(lián)軸器12的軸心位于樣品固定軸2與固定鉸支點3對應的軸線交點，這樣可保證旋轉(zhuǎn)運動的傳遞過程不對試驗樣品I產(chǎn)生附加彎矩。旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置還包括滑軌16 ;底板15包括固定底板和活動底板，所述活動底板安裝在滑軌16上，可沿裝置的軸向滑動；所述固定鉸支點3與所述固定底板相連，所述軸向加載鉸支點5與所述活動底板相連；所述活動底板與所述伺服電機與絲杠傳動裝置10相連，所述軸向力傳感器9位于所述活動底板與所述伺服電機與絲杠傳動裝置10之間。固定套筒14上還裝有調(diào)平配重17用于在實驗前消除固定套筒14不平衡帶來的附加彎矩。本裝置還包括溫度控制裝置，在本實施例中為加熱爐18，該加熱爐18與顯示與控制系統(tǒng)19相連，位于所述試驗樣品I的外部，用于按照所述顯示與控制系統(tǒng)19的控制，調(diào)節(jié)試驗樣品I的環(huán)境溫度。在本實施例中，橫向作用力6的大小等于砝碼11與懸掛零件質(zhì)量總和的1/2。利用本實施例的帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的裝置進行單調(diào)拉伸實驗的方法如下
I、利用調(diào)平配重17調(diào)整固定套筒14到水平狀態(tài)以消除不平衡帶來的附加彎矩；2、將加工好的試驗樣品I安裝到樣品固定軸2上；3、利用軸向載荷加載與控制裝置對樣品施加單調(diào)拉伸；在本步驟中，打開顯示與控制系統(tǒng)19，驅(qū)動伺服電機與絲杠傳動裝置10對試驗樣品I施加軸向載荷；4、實驗過程中力、位移、應變等數(shù)據(jù)由相應傳感器記錄保存；在本步驟中，軸向載荷值由軸向力傳感器9測量并顯示到顯示與控制系統(tǒng)19 ；5、持續(xù)拉伸直到試驗樣品I斷裂。利用本實施例的帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的裝置進行帶拉伸平均應 カ疲勞試驗的方法如下I、利用調(diào)平配重17調(diào)整固定套筒14到水平狀態(tài)以消除不平衡帶來的附加彎矩；2、將加工好的試驗樣品I安裝到樣品固定軸2上；3、利用軸向載荷加載與控制裝置對試驗樣品I施加平均應カ；在本步驟中，打開顯示與控制系統(tǒng)19，驅(qū)動伺服電機與絲杠傳動裝置10對試驗樣品I施加軸向載荷，軸向載荷值由軸向力傳感器9測量并顯示到顯示與控制系統(tǒng)19 ；4、根據(jù)彎曲應カ公式計算計算試驗中試驗樣品I所受的應力幅對應的彎矩大小，獲得所需砝碼11的質(zhì)量；5、砝碼11通過懸掛裝置安裝到彎曲加載鉸支點4以控制試驗樣品I表面機械載荷的幅值；6、打開旋轉(zhuǎn)電機8通過十字聯(lián)軸器12帶動樣品固定軸2和試驗樣品I以一定速率旋轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速控制試驗頻率；7、利用加熱爐18來控制試驗過程中試驗樣品I的試驗溫度；(本步驟為可選步驟)8、繼續(xù)進行試驗直到試驗樣品I疲勞破壞，記錄斷裂周次并保存斷裂的試驗樣品
Io利用本實施例的帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的裝置進行兩種頻率下熱機械疲勞試驗的方法如下I、利用調(diào)平配重17調(diào)整固定套筒14到水平狀態(tài)以消除不平衡帶來的附加彎矩；2、將加工好的試驗樣品I安裝到樣品固定軸2上；3、利用軸向載荷加載與控制裝置對試驗樣品I施加循環(huán)軸向載荷；在本步驟中，打開顯示與控制系統(tǒng)19，設定軸向力波形參數(shù)載荷極大值、載荷極小值、上升段時間、保持時間等。這樣就確定了由軸向カ控制部分的波形；4、根據(jù)軸向力波形參數(shù)設定加熱爐18的溫度波形，其上升段時間、保持時間與軸向力波形基本一致；5、根據(jù)彎曲應カ公式計算計算試驗中試驗樣品I所受的應力幅對應的彎矩大小，獲得所需砝碼11的質(zhì)量；6、砝碼11通過懸掛裝置安裝到彎曲加載鉸支點4以控制試驗樣品I表面機械載荷由旋彎控制部分波形的幅值；7、打開旋轉(zhuǎn)電機8通過十字聯(lián)軸器12帶動樣品固定軸2和試驗樣品I以一定速率旋轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速控制由旋彎部分波形對應的試驗頻率；
8、顯示與控制系統(tǒng)19執(zhí)行設定的軸向力波形與溫度波形進行試驗；9、持續(xù)進行試驗直到試驗樣品I疲勞破壞，記錄斷裂周次并保存斷裂的試驗樣品
Io以上介紹的是本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，應該理解的是，在不悖離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以進行各種修改。例如除了采用砝碼，其他可對試樣施加純彎曲加載的裝置也可以應用在本發(fā)明中，例如液壓加載裝置等。又例如除了采用電機，其他可對 試樣施加旋轉(zhuǎn)運動的裝置也可以應用在本發(fā)明中，例如汽油發(fā)動機等。因此，其他實施例涵蓋在隨附的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種疲勞實驗的裝置，包括旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置，其特征在于，所述裝置還包括對試驗樣品施加軸向力的軸向載荷加載與控制裝置； 所述軸向載荷加載與控制裝置包括伺服電機與絲杠傳動裝置、軸向力傳感器和顯示與控制系統(tǒng)；所述伺服電機與絲杠傳動裝置與所述旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置相連，用于給試驗樣品施加軸向力；所述軸向力傳感器與所述伺服電機與絲杠傳動裝置和顯示與控制系統(tǒng)相連，用于測量所施加的軸向力的大小，并傳輸至顯示與控制系統(tǒng)；所述顯示與控制系統(tǒng)與所述伺服電機與絲杠傳動裝置相連，用于控制所述伺服電機與絲杠傳動裝置所施加的軸向力的大小。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于， 所述顯示與控制系統(tǒng)根據(jù)所述力傳感器傳輸?shù)妮S向力測量值與程序設定值的差值反饋控制軸向力的大小。
3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置包括兩根樣品固定軸、兩個圓錐滾子軸承、兩個固定套筒、四個鉸支點、旋轉(zhuǎn)裝置、彎曲加載裝置、底板；所述試驗樣品固定在所述兩根樣品固定軸之間，樣品固定軸通過圓錐滾子軸承安裝在固定套筒中間；所述四個鉸支點包括固定鉸支點、軸向加載鉸支點和兩個彎曲加載鉸支點，其中固定鉸支點和軸向加載鉸支點分別位于兩個固定套筒上，且與底板連接，用于支承整個四點彎曲受力結(jié)構(gòu)的重量，兩個彎曲加載鉸支點分別位于兩個固定套筒上，與所述彎曲加載裝置相連，用于產(chǎn)生彎矩作用于試驗樣品；所述旋轉(zhuǎn)裝置與一根樣品固定軸相連，通過旋轉(zhuǎn)裝置帶動樣品固定軸旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)試驗樣品的旋轉(zhuǎn)運動。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)裝置包括相連的旋轉(zhuǎn)電機和十字聯(lián)軸器，所述十字聯(lián)軸器與一根樣品固定軸相連，該十字聯(lián)軸器的軸心位于該樣品固定軸與固定鉸支點對應的軸線交點。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于， 所述彎曲加載裝置為砝碼或者液壓加載裝置。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置還包括滑軌；所述底板包括固定底板和活動底板，所述活動底板安裝在滑軌上，可沿裝置的軸向滑動；所述固定鉸支點與所述固定底板相連，所述軸向加載鉸支點與所述活動底板相連；所述活動底板與所述伺服電機與絲杠傳動裝置相連，所述軸向力傳感器位于所述活動底板與所述伺服電機與絲杠傳動裝置之間。
7.如權(quán)利要求I 6中任意一項所述的裝置，其特征在于，還包括溫度控制裝置，所述溫度控制裝置與顯示與控制系統(tǒng)相連，位于所述試驗樣品的外部，用于按照所述顯示與控制系統(tǒng)的控制，調(diào)節(jié)試驗樣品的環(huán)境溫度。
8.一種帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的方法，在實施單調(diào)拉伸實驗時，包括 (1)將試驗樣品安裝在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置的樣品固定軸上； (2)利用軸向載荷加載與控制裝置對樣品施加單調(diào)拉伸； (3)實驗過程中力、位移、應變等數(shù)據(jù)由相應傳感器記錄保存； (4)持續(xù)拉伸直到試驗樣品斷裂。
9.一種帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的方法，在實施不同應力比下旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗時，包括 (1)將試驗樣品安裝在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置的樣品固定軸上； (2)利用軸向載荷加載與控制裝置對試驗樣品施加平均應力； (3)計算試驗中試驗樣品所受的應力幅對應的彎矩大小； (4)利用旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置對試驗樣品施加彎矩； (5)打開旋轉(zhuǎn)電機帶動樣品固定軸以一定速率旋轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速控制試驗頻率； (6)利用溫度控制裝置來控制試驗過程中試驗樣品的試驗溫度； (7)繼續(xù)進行試驗直到試驗樣品疲勞破壞，記錄斷裂周次并保存斷裂的試驗樣品。
10.一種帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的方法，在實施兩種不同頻率不同幅值的復合疲勞實驗時，包括 (1)將試驗樣品安裝在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置的樣品固定軸上； (2)利用軸向載荷加載與控制裝置對試驗樣品施加循環(huán)軸向載荷； (3)計算試驗中試驗樣品所受的應力幅對應的彎矩大??； (4)利用旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置對試驗樣品施加彎矩； (5)打開旋轉(zhuǎn)電機帶動樣品固定軸以一定速率旋轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速控制試驗頻率； (6)利用溫度控制裝置來控制試驗過程中試驗樣品的試驗溫度； (7)繼續(xù)進行試驗直到試驗樣品疲勞破壞，記錄斷裂周次并保存斷裂的試驗樣品。
全文摘要
本發(fā)明公開一種帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗的裝置和方法，該裝置包括旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載裝置以及對試驗樣品施加軸向力的軸向載荷加載與控制裝置。本發(fā)明以現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞裝置和方法為基礎，通過增加軸向載荷加載與控制裝置保證了樣品在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載的條件下，同時受到軸向載荷作用，從而實現(xiàn)不同應力比條件下的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗?？刂戚S向載荷隨時間周期變化，從而實現(xiàn)兩種不同頻率載荷作用下的復合疲勞。關閉旋轉(zhuǎn)并去除彎曲載荷，控制軸向載荷單調(diào)增加，從而實現(xiàn)單調(diào)拉伸試驗。本發(fā)明的帶軸向載荷控制的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實驗裝置結(jié)構(gòu)簡單、低能耗，制造與使用成本低，適合于平均拉應力載荷條件下的高周與超高周疲勞試驗。
文檔編號G01N3/32GK102866066SQ20121034440
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者謝季佳, 李端義, 武曉雷, 姜萍, 劉元富 申請人:中國科學院力學研究所