CN109357962B - 一种小载荷弯曲疲劳测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种小载荷弯曲疲劳测试装置及方法。装置包括底座、台架、直线电机模组、直线电机模组支架、载荷传感器、推力杆导向轮组件、推力杆、试样固定端夹具右支撑台、试样悬臂端夹具组件、位移传感器测试接杆、位移传感器、位移传感器支架、疲劳试样、试样固定端夹具组件、环境箱、试样固定端夹具左支撑台和控制系统；本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置及方法可实现应力控制、应变控制和应力/应变混合控制疲劳测试，实现应力比大于零、等于零或小于零的弯曲疲劳性能测试。装置结构设计合理、功能齐全、操作方便。

Description

一种小载荷弯曲疲劳测试装置及方法

技术领域

本发明属于疲劳测试技术领域，具体涉及一种小载荷弯曲疲劳测试装置及方法。

背景技术

机械零部件因承受循环弯曲应力或应变引发的弯曲疲劳破坏是常见的失效形式之一。采用弯曲疲劳试验机对零部件进行弯曲疲劳测试，建立最大应力或应变与其失效循环周次之间的关系曲线(S-N曲线)，是零部件弯曲疲劳寿命评估、保障设备人员安全的重要方法。

按失效循环次数高低和构件承受弯曲应力水平的高低，弯曲疲劳可以分为低周弯曲疲劳和高周弯曲疲劳，很多零部件在变幅循环弯曲应力作用下的疲劳既不是纯高周疲劳也不是纯低周疲劳，而是二者的综合。现有的弯曲疲劳试验机，多采用偏心轮或砝码加载作为驱动装置，该装置的缺陷在于只能进行应变控制疲劳测试，即低周弯曲疲劳测试，且该加载方式试验精度差，无法通过试样弯曲抗力下降判断零部件何时产生疲劳裂纹；三点弯/四点弯疲劳测试方法无法实现在应力比等于零或小于零的条件下进行弯曲疲劳性能测试，且测试过程中的弯曲频率较低，测试时间较长；采用液压缸作为驱动装置的缺陷在于无法在低于1000N的加载条件下进行疲劳测试。对于承受弯曲应力小于1000N、应力比小于零的薄壁类零部件，传统测试方法均无法进行弯曲疲劳性能测试。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种针对承受循环弯曲应力/应变的薄壁类零部件的小载荷弯曲疲劳测试装置及方法。

为了达到上述目的，本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置包括：底座、台架、直线电机模组、直线电机模组支架、载荷传感器、推力杆导向轮组件、推力杆、试样固定端夹具右支撑台、试样悬臂端夹具组件、位移传感器测试接杆、位移传感器、位移传感器支架、疲劳试样、试样固定端夹具组件、环境箱、试样固定端夹具左支撑台和控制系统；其中，所述的底座为水平设置的板状结构，底面四角处分别设有一个地脚；台架为由四个支撑臂和一个水平台组成的框架结构，四个支撑臂下端分别与底座刚性连接，上端分别与水平台的四个角刚性连接，通过调节安装在底座上的四个地脚可使台架上表面处于水平状态；直线电机模组支架的上端连接在水平台的底面上；直线电机模组的背面固定在直线电机模组支架的下部前端面上，作动机构垂直向上延伸；载荷传感器的下端固定在直线电机模组的作动机构上端；推力杆导向轮组件固定在水平台的表面；推力杆的下端从上至下依次穿过推力杆导向轮组件及水平台后与载荷传感器的上端相连，推力杆导向轮组件用于保证推力杆沿垂直方向上下运动；试样悬臂端夹具组件与推力杆上端通过法兰固定连接；试样固定端夹具右支撑台和试样固定端夹具左支撑台以对称方式分别安装在位于直线电机模组支架上方的水平台表面，内侧上部分别与试样固定端夹具组件的两端相连接；疲劳试样的固定端安装在试样固定端夹具组件上，悬臂端安装在试样悬臂端夹具组件上；位移传感器支架为“门”字形结构，两端分别安装在试样固定端夹具右支撑台和试样固定端夹具左支撑台上；位移传感器的上端固定在位移传感器支架的横梁中部，探针垂直向下；位移传感器测试接杆的下端与试样悬臂端夹具组件连接，上端安装一个水平测试台面，位移传感器探针上的发射装置向水平测试台面发射一束激光，经水平测试台面上表面反射后进入位移传感器探针上的接收装置，通过激光触发接收装置上的感光器件的位置可知位移传感器与水平测试台面之间的距离；环境箱的下端以可前后移动的方式设在台架后侧的底座表面上，上部内部空腔能够容纳疲劳试样、试样固定端夹具组件、试样悬臂端夹具组件、推力杆上部和位移传感器测试连杆下部；控制系统包括人机交互模块和控制器；其中控制器同时与人机交互模块、直线电机模组、载荷传感器和位移传感器电连接。

所述的试样固定端夹具组件包括：固定端上压板、固定端紧固螺栓、滑动板垂直导向滚轮、右边框、滑动板、左边框、滑动板水平导向滚轮和水平横梁；其中水平横梁的两端呈圆杆状，两端分别固定在试样固定端夹具右支撑台和试样固定端夹具左支撑台的内侧面上部，中间部位为平板结构，平板结构的表面与台架水平台的上表面平行；右边框和左边框均为垂直设置的凸字形板，下端分别固定在水平横梁平板部位两侧，两侧台肩处分别固定一个垂直设置的滑动板水平导向滚轮，中部内侧面上下部位分前后两排共安装八个水平设置的滑动板垂直导向滚轮；滑动板为回字形平板结构，滑动板的两侧部位夹在前后两排滑动板垂直导向滚轮之间，同时两侧面分别与右边框和左边框上的两个滑动板水平导向滚轮相接触；滑动板的前端表面放置疲劳试样的固定端，固定端上压板放置在疲劳试样固定端上，固定端紧固螺栓穿过固定端上压板和疲劳试样后螺纹连接在滑动板上，由此将固定端上压板、疲劳试样和滑动板紧固在一起。

所述的试样悬臂端夹具组件包括：悬臂端下连接板、悬臂端下压板、右旋转轴承、悬臂端上压板、悬臂端上连接板、悬臂端紧固螺栓和左旋转轴承；其中悬臂端下连接板为凹字形板状结构，底面通过法兰与推力杆上端连接，两侧壁上分别安装右旋转轴承和左旋转轴承；悬臂端下压板的两端呈圆杆状，分别插入右旋转轴承和左旋转轴承的中心孔内，悬臂端下压板的中部形成有凸台，凸台上表面与疲劳试样的悬臂端底面相接触；悬臂端上压板放置在疲劳试样的悬臂端表面；悬臂端紧固螺栓穿过悬臂端上压板、疲劳试样的悬臂端后螺纹连接在悬臂端下压板上，由此将悬臂端上压板、疲劳试样和悬臂端下压板紧固在一起；悬臂端上连接板的两端分别固定在悬臂端下连接板两侧壁上端，上表面中部与位移传感器测试连杆的下端刚性连接。

本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置的测试方法包括按顺序进行的下列步骤：

第一步：将疲劳试样的固定端固定在试样固定端夹具组件上，悬臂端固定在试样悬臂端夹具组件上，在控制器的控制下调节直线电机模组的作动机构，使疲劳试样水平，设该位置为零位；

第二步：根据疲劳试样服役条件下承受的循环应力或应变，设置直线电机模组作动机构的位移和行程，当最大应力/应变和最小应力/应变都位于零位同一侧时，实现应力比大于零的弯曲疲劳性能测试；当最大应力/应变和最小应力/应变位于零位两侧时，实现应力比小于零的弯曲疲劳性能测试；当最小应力/应变位于零位时，实现应力比等于零的弯曲疲劳性能测试；

第三步：根据疲劳试样的服役条件，设置疲劳测试时的环境箱的温度，以模拟疲劳试样的服役温度环境；

第四步：在人机交互模块上选择载荷控制疲劳测试模式，即通过监测载荷传感器的反馈信号控制直线电机模组输出恒定载荷，实现应力控制疲劳测试，即高周疲劳测试，若该模式下疲劳试样中出现细微裂纹时，疲劳试样刚度突然下降，在直线电机模组输出恒定载荷条件下疲劳试样的悬臂端位移突然出现增大，位移传感器监测到此变化后即刻停止测试，控制器记录下疲劳试样承受的循环应力数量，即为该载荷条件下疲劳试样的寿命；选择位移控制疲劳测试模式，即通过监测位移传感器的反馈信号控制直线电机模组输出恒定位移，实现应变控制弯曲疲劳测试，即低周疲劳测试，若该模式下疲劳试样中出现细微裂纹，疲劳试样刚度突然下降，在直线电机模组输出恒定位移条件下疲劳试样的弯曲抗力突然出现降低，载荷传感器监测到此变化后即刻停止测试，控制器记录下疲劳试样承受的循环应变数量，即为该应变条件下疲劳试样的寿命。

本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置及方法采用悬臂梁测试方法，以直线电机模组作为驱动装置，采用位移传感器和载荷传感器实时监测试样悬臂端位移变化和试样弯曲抗力变化，通过控制器控制直线电机模组输出恒定位移和载荷，可实现低于1000N加载条件下的应力控制、应变控制和应力/应变混合控制疲劳测试，实现应力比大于零、等于零或小于零的弯曲疲劳性能测试。该装置结构设计合理、功能齐全、操作方便。

附图说明

图1为本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试方法原理图。

图2为本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置主视图。

图3为本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置侧视图。

图4为本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置中试样固定端夹具组件结构图。

图5为本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置中试样悬臂端夹具组件结构图。

图6为本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置中控制系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置及方法进行详细说明。

如图1所示，本发明采用悬臂梁法进行弯曲疲劳测试，驱动装置为直线电机模组，运动直接作用于疲劳试样的悬臂端，使疲劳试样悬臂端产生上下运动，通过集成在试样固定端夹具组件中的轴承克服疲劳试样在测试过程中产生的拉伸/压缩应力，通过集成在试样悬臂端夹具组件中的轴承克服疲劳试样悬臂端产生的扭曲应力，使疲劳试样在测试过程中只承受循环弯曲应力或应变；通过设定直线电机模组的零位和位移行程，可以实现应力比大于零的弯曲疲劳性能测试，也可以实现应力比等于零或小于零的弯曲疲劳性能测试。

如图2、图3及图6所示，本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置包括：底座1、台架2、直线电机模组3、直线电机模组支架4、载荷传感器5、推力杆导向轮组件6、推力杆7、试样固定端夹具右支撑台8、试样悬臂端夹具组件9、位移传感器测试接杆10、位移传感器11、位移传感器支架12、疲劳试样13、试样固定端夹具组件14、环境箱15、试样固定端夹具左支撑台16和控制系统；其中，所述的底座1为水平设置的板状结构，底面四角处分别设有一个地脚；台架2为由四个支撑臂和一个水平台组成的框架结构，四个支撑臂下端分别与底座1刚性连接，上端分别与水平台的四个角刚性连接，通过调节安装在底座1上的四个地脚可使台架2上表面处于水平状态；直线电机模组支架4的上端连接在水平台的底面上；直线电机模组3的背面固定在直线电机模组支架4的下部前端面上，作动机构垂直向上延伸；载荷传感器5的下端固定在直线电机模组3的作动机构上端；推力杆导向轮组件6固定在水平台的表面；推力杆7的下端从上至下依次穿过推力杆导向轮组件6及水平台后与载荷传感器5的上端相连，推力杆导向轮组件6用于保证推力杆7沿垂直方向上下运动；试样悬臂端夹具组件9与推力杆7上端通过法兰固定连接；试样固定端夹具右支撑台8和试样固定端夹具左支撑台16以对称方式分别安装在位于直线电机模组支架4上方的水平台表面，内侧上部分别与试样固定端夹具组件14的两端相连接；疲劳试样13的固定端安装在试样固定端夹具组件14上，悬臂端安装在试样悬臂端夹具组件9上；位移传感器支架12为“门”字形结构，两端分别安装在试样固定端夹具右支撑台8和试样固定端夹具左支撑台16上；位移传感器11的上端固定在位移传感器支架12的横梁中部，探针垂直向下；位移传感器测试接杆10的下端与试样悬臂端夹具组件9连接，上端安装一个水平测试台面，位移传感器11探针上的发射装置向水平测试台面发射一束激光，经水平测试台面上表面反射后进入位移传感器11探针上的接收装置，通过激光触发接收装置上的感光器件的位置可知位移传感器11与水平测试台面之间的距离。环境箱15的下端以可前后移动的方式设在台架2后侧的底座1表面上，上部内部空腔能够容纳疲劳试样13、试样固定端夹具组件14、试样悬臂端夹具组件9、推力杆7上部和位移传感器测试连杆10下部；控制系统包括人机交互模块17和控制器18；其中控制器18同时与人机交互模块17、直线电机模组3、载荷传感器5和位移传感器11电连接。

如图4所示，所述的试样固定端夹具组件14包括：固定端上压板14-1、固定端紧固螺栓14-2、滑动板垂直导向滚轮14-3、右边框14-4、滑动板14-5、左边框14-6、滑动板水平导向滚轮14-7和水平横梁14-8；其中水平横梁14-8的两端呈圆杆状，两端分别固定在试样固定端夹具右支撑台8和试样固定端夹具左支撑台16的内侧面上部，中间部位为平板结构，平板结构的表面与台架2水平台的上表面平行；右边框14-4和左边框14-6均为垂直设置的凸字形板，下端分别固定在水平横梁14-8平板部位两侧，两侧台肩处分别固定一个垂直设置的滑动板水平导向滚轮14-7，中部内侧面上下部位分前后两排共安装八个水平设置的滑动板垂直导向滚轮14-3；滑动板14-5为回字形平板结构，滑动板14-5的两侧部位夹在前后两排滑动板垂直导向滚轮14-3之间，同时两侧面分别与右边框14-4和左边框14-6上的两个滑动板水平导向滚轮14-7相接触；滑动板14-5的前端表面放置疲劳试样13的固定端，固定端上压板14-1放置在疲劳试样13固定端上，固定端紧固螺栓14-2穿过固定端上压板14-1和疲劳试样13后螺纹连接在滑动板14-5上，由此将固定端上压板14-1、疲劳试样13和滑动板14-5紧固在一起。

如图5所示，所述的试样悬臂端夹具组件9包括：悬臂端下连接板9-1、悬臂端下压板9-2、右旋转轴承9-3、悬臂端上压板9-4、悬臂端上连接板9-5、悬臂端紧固螺栓9-6和左旋转轴承9-7；其中悬臂端下连接板9-1为凹字形板状结构，底面通过法兰与推力杆7上端连接，两侧壁上分别安装右旋转轴承9-3和左旋转轴承9-7；悬臂端下压板9-2的两端呈圆杆状，分别插入右旋转轴承9-3和左旋转轴承9-7的中心孔内，悬臂端下压板9-2的中部形成有凸台，凸台上表面与疲劳试样13的悬臂端底面相接触；悬臂端上压板9-4放置在疲劳试样13的悬臂端表面；悬臂端紧固螺栓9-6穿过悬臂端上压板9-4、疲劳试样13的悬臂端后螺纹连接在悬臂端下压板9-2上，由此将悬臂端上压板9-4、疲劳试样13和悬臂端下压板9-2紧固在一起；悬臂端上连接板9-5的两端分别固定在悬臂端下连接板9-1两侧壁上端，上表面中部与位移传感器测试连杆10的下端刚性连接。

现将本发明提供的小载荷弯曲疲劳测试装置使用方法阐述如下：首先由试验人员调节安装在底座1上的地脚，使台架2的上表面处于水平状态，以保证疲劳试样13在测试过程中沿垂直方向上下运动；然后将疲劳试样13的悬臂端放置在试样悬臂端夹具组件9的悬臂端下压板9-2和悬臂端上压板9-4之间，悬臂端紧固螺栓9-6穿过悬臂端上压板9-4和疲劳试样13悬臂端后螺纹连接在悬臂端下压板9-2上；将疲劳试样13的固定端放置在试样固定端夹具组件14的滑动板14-5和固定端上压板14-1之间，两个固定端紧固螺栓14-2穿过固定端上压板14-1和疲劳试样13固定端后螺纹连接在滑动板14-5上。在控制器18的控制下调整直线电机模组3作动机构的初始位置，使疲劳试样13处于水平状态，该状态下直线电机模组3不向疲劳试样13施加载荷，将该位置定义为零位。沿前后方向调整环境箱15的位置，使疲劳试样13、试样固定端夹具组件14和试样悬臂端夹具组件9位于环境箱15上部内部空间中，并预留疲劳试样13测试时上下运动的空间；在控制器18上设置疲劳测试时环境箱15的温度，模拟疲劳试样13的服役温度环境。

通过人机交互模块17选择载荷控制疲劳测试模式，并选择集成在控制器18内部的函数发生器输出波形，控制器18将输出波形转化为电信号，发送给直线电机模组3，直线电机模组3的作动机构按照函数发生器的输出波形在垂直方向上下运动。由于载荷传感器5和推力杆7与直线电机模组3的作动机构刚性连接，可将直线电机模组3作动机构的运动传递给试样悬臂端夹具组件9，带动疲劳试样13的悬臂端沿垂直方向上下运动，右旋转轴承9-3和左旋转轴承9-7在试样悬臂端夹具组件9运动过程中进行旋转运动，避免疲劳试样13的悬臂端产生扭曲应力；试样固定端夹具组件14中的滑动板14-5在疲劳试样13运动过程中沿前后方向进行水平运动，避免疲劳试样13产生拉伸/压缩应力，滑动板垂直导向滚轮14-3和滑动板水平导向滚轮14-7将滑动板14-5与工装的摩擦阻力降至最小；疲劳试样13在右旋转轴承9-3、左旋转轴承9-7和滑动板垂直导向滚轮14-3以及滑动板水平导向滚轮14-7配合下，在运动过程中只产生弯曲应力。

载荷传感器5和位移传感器11将疲劳试样13悬臂端产生的弯曲抗力和位移数据实时上传至控制器18，控制器18将弯曲抗力和位移数据与命令数据比对后自动修正控制命令，并下发至直线电机模组3，从而构成载荷-位移全闭环系统进行工作。疲劳测试过程可通过人机交互模块17选择载荷控制疲劳测试，控制器18通过监测载荷传感器5的反馈信号控制直线电机模组3输出恒定载荷，实现应力控制疲劳测试，即高周疲劳测试，用于承受较低应力水平零部件的疲劳寿命测试，若该模式下疲劳试样13中出现细微裂纹，疲劳试样13的刚度突然下降，在恒定载荷条件下疲劳试样13悬臂端位移突然出现增大，位移传感器11监测到此变化后即刻停止测试，控制器18记录下疲劳试样13承受的循环应力数量，即为该载荷条件下疲劳试样13的寿命；选择位移控制疲劳测试模式，控制器18通过监测位移传感器11的反馈信号控制直线电机模组3输出恒定位移，实现应变控制弯曲疲劳测试，即低周疲劳测试，可用于测试零部件工作周期可能作用的次数下能承受的应力极限值，以有效发挥材料的作用，若该模式下疲劳试样13中出现细微裂纹，疲劳试样13刚度突然下降，在恒定位移条件下疲劳试样13弯曲抗力突然出现降低，载荷传感器5监测到此变化后即刻停止测试，控制器18记录下疲劳试样13承受的循环应变数量，即为该应变条件下疲劳试样13的寿命；另外，载荷控制和位移控制之间也可以平滑切换，以实现应力/应变混合控制，用于测试承受复杂弯曲应力/应变零部件的疲劳寿命。

Claims (2)

1.一种小载荷弯曲疲劳测试装置，其特征在于：所述的小载荷弯曲疲劳测试装置包括：底座(1)、台架(2)、直线电机模组(3)、直线电机模组支架(4)、载荷传感器(5)、推力杆导向轮组件(6)、推力杆(7)、试样固定端夹具右支撑台(8)、试样悬臂端夹具组件(9)、位移传感器测试接杆(10)、位移传感器(11)、位移传感器支架(12)、疲劳试样(13)、试样固定端夹具组件(14)、环境箱(15)、试样固定端夹具左支撑台(16)和控制系统；其中，所述的底座(1)为水平设置的板状结构，底面四角处分别设有一个地脚；台架(2)为由四个支撑臂和一个水平台组成的框架结构，四个支撑臂下端分别与底座(1)刚性连接，上端分别与水平台的四个角刚性连接，通过调节安装在底座(1)上的四个地脚可使台架(2)上表面处于水平状态；直线电机模组支架(4)的上端连接在水平台的底面上；直线电机模组(3)的背面固定在直线电机模组支架(4)的下部前端面上，作动机构垂直向上延伸；载荷传感器(5)的下端固定在直线电机模组(3)的作动机构上端；推力杆导向轮组件(6)固定在水平台的表面；推力杆(7)的下端从上至下依次穿过推力杆导向轮组件(6)及水平台后与载荷传感器(5)的上端相连，推力杆导向轮组件(6)用于保证推力杆(7)沿垂直方向上下运动；试样悬臂端夹具组件(9)与推力杆(7)上端通过法兰固定连接；试样固定端夹具右支撑台(8)和试样固定端夹具左支撑台(16)以对称方式分别安装在位于直线电机模组支架(4)上方的水平台表面，内侧上部分别与试样固定端夹具组件(14)的两端相连接；疲劳试样(13)的固定端安装在试样固定端夹具组件(14)上，悬臂端安装在试样悬臂端夹具组件(9)上；位移传感器支架(12)为“门”字形结构，两端分别安装在试样固定端夹具右支撑台(8)和试样固定端夹具左支撑台(16)上；位移传感器(11)的上端固定在位移传感器支架(12)的横梁中部，探针垂直向下；位移传感器测试接杆(10)的下端与试样悬臂端夹具组件(9)连接，上端安装一个水平测试台面，位移传感器(11)探针上的发射装置向水平测试台面发射一束激光，经水平测试台面上表面反射后进入位移传感器(11)探针上的接收装置，通过激光触发接收装置上的感光器件的位置可知位移传感器(11)与水平测试台面之间的距离；环境箱(15)的下端以可前后移动的方式设在台架(2)后侧的底座(1)表面上，上部内部空腔能够容纳疲劳试样(13)、试样固定端夹具组件(14)、试样悬臂端夹具组件(9)、推力杆(7)上部和位移传感器测试连杆(10)下部；控制系统包括人机交互模块(17)和控制器(18)；其中控制器(18)同时与人机交互模块(17)、直线电机模组(3)、载荷传感器(5)和位移传感器(11)电连接；

所述的试样固定端夹具组件(14)包括：固定端上压板(14-1)、固定端紧固螺栓(14-2)、滑动板垂直导向滚轮(14-3)、右边框(14-4)、滑动板(14-5)、左边框(14-6)、滑动板水平导向滚轮(14-7)和水平横梁(14-8)；其中水平横梁(14-8)的两端呈圆杆状，两端分别固定在试样固定端夹具右支撑台(8)和试样固定端夹具左支撑台(16)的内侧面上部，中间部位为平板结构，平板结构的表面与台架(2)水平台的上表面平行；右边框(14-4)和左边框(14-6)均为垂直设置的凸字形板，下端分别固定在水平横梁(14-8)平板部位两侧，两侧台肩处分别固定一个垂直设置的滑动板水平导向滚轮(14-7)，中部内侧面上下部位分前后两排共安装八个水平设置的滑动板垂直导向滚轮(14-3)；滑动板(14-5)为回字形平板结构，滑动板(14-5)的两侧部位夹在前后两排滑动板垂直导向滚轮(14-3)之间，同时两侧面分别与右边框(14-4)和左边框(14-6)上的两个滑动板水平导向滚轮(14-7)相接触；滑动板(14-5)的前端表面放置疲劳试样(13)的固定端，固定端上压板(14-1)放置在疲劳试样(13)固定端上，固定端紧固螺栓(14-2)穿过固定端上压板(14-1)和疲劳试样(13)后螺纹连接在滑动板(14-5)上，由此将固定端上压板(14-1)、疲劳试样(13)和滑动板(14-5)紧固在一起；

所述的试样悬臂端夹具组件(9)包括：悬臂端下连接板(9-1)、悬臂端下压板(9-2)、右旋转轴承(9-3)、悬臂端上压板(9-4)、悬臂端上连接板(9-5)、悬臂端紧固螺栓(9-6)和左旋转轴承(9-7)；其中悬臂端下连接板(9-1)为凹字形板状结构，底面通过法兰与推力杆(7)上端连接，两侧壁上分别安装右旋转轴承(9-3)和左旋转轴承(9-7)；悬臂端下压板(9-2)的两端呈圆杆状，分别插入右旋转轴承(9-3)和左旋转轴承(9-7)的中心孔内，悬臂端下压板(9-2)的中部形成有凸台，凸台上表面与疲劳试样(13)的悬臂端底面相接触；悬臂端上压板(9-4)放置在疲劳试样(13)的悬臂端表面；悬臂端紧固螺栓(9-6)穿过悬臂端上压板(9-4)、疲劳试样(13)的悬臂端后螺纹连接在悬臂端下压板(9-2)上，由此将悬臂端上压板(9-4)、疲劳试样(13)和悬臂端下压板(9-2)紧固在一起；悬臂端上连接板(9-5)的两端分别固定在悬臂端下连接板(9-1)两侧壁上端，上表面中部与位移传感器测试连杆(10)的下端刚性连接。

2.一种采用权利要求1所述小载荷弯曲疲劳测试装置的测试方法，其特征在于：所述的测试方法包括按顺序进行的下列步骤：

第一步：将疲劳试样(13)的固定端固定在试样固定端夹具组件(14)上，悬臂端固定在试样悬臂端夹具组件(9)上，在控制器(18)的控制下调节直线电机模组(3)的作动机构，使疲劳试样(13)水平，设该位置为零位；

第二步：根据疲劳试样(13)服役条件下承受的循环应力或应变，设置直线电机模组(3)作动机构的位移和行程，当最大应力/应变和最小应力/应变都位于零位同一侧时，实现应力比大于零的弯曲疲劳性能测试；当最大应力/应变和最小应力/应变位于零位两侧时，实现应力比小于零的弯曲疲劳性能测试；当最小应力/应变位于零位时，实现应力比等于零的弯曲疲劳性能测试；

第三步：根据疲劳试样(13)的服役条件，设置疲劳测试时的环境箱(15)的温度，以模拟疲劳试样(13)的服役温度环境；

第四步：在人机交互模块(17)上选择载荷控制疲劳测试模式，即通过监测载荷传感器(5)的反馈信号控制直线电机模组(3)输出恒定载荷，实现应力控制疲劳测试，即高周疲劳测试，若该模式下疲劳试样(13)中出现细微裂纹时，疲劳试样(13)刚度突然下降，在直线电机模组(3)输出恒定载荷条件下疲劳试样(13)的悬臂端位移突然出现增大，位移传感器(11)监测到此变化后即刻停止测试，控制器(18)记录下疲劳试样(13)承受的循环应力数量，即为该载荷条件下疲劳试样(13)的寿命；选择位移控制疲劳测试模式，即通过监测位移传感器(11)的反馈信号控制直线电机模组(3)输出恒定位移，实现应变控制弯曲疲劳测试，即低周疲劳测试，若该模式下疲劳试样(13)中出现细微裂纹，疲劳试样(13)刚度突然下降，在直线电机模组(3)输出恒定位移条件下疲劳试样(13)的弯曲抗力突然出现降低，载荷传感器(5)监测到此变化后即刻停止测试，控制器(18)记录下疲劳试样(13)承受的循环应变数量，即为该应变条件下疲劳试样(13)的寿命。

Images