CN110907265A - 测试装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种测试装置。测试装置包括：与地面固定的框架机身；固定在所述框架机身的第一端的主加载平台，在其上设置有与其固定连接的主加载驱动电机和能够相对其移动的主加载悬臂，所述主加载驱动电机驱动所述主加载悬臂相对所述主加载平台移动；固定在所述主加载悬臂上的上主加载夹头，用于夹持测试样件的第一端；固定在所述框架机身的第二端的下主加载夹头基座，在其上设置有与其固定连接的下主加载夹头；以及支承在所述下主加载夹头中的振动发生器，其施加振动到所述测试样件的第二端。根据本发明的测试装置能够实现振动工况下的拉伸特性实验。
Description
技术领域
本发明涉及测试领域，具体而言，涉及一种测试装置。
背景技术
拉伸试验机大量应用于材料的力学性能测试，包括单轴拉伸、多轴拉伸、以及疲劳试验，加载模式多采用线性加载或者周期性的往复加载。
不同于理想试验状况下的加载环境，实际工况中往往存在着中不同的振动噪声，微幅的高频振动会影响材料微观缺陷的萌生以及扩展，进而影响材料的实际服役性能。特别是对胶接密封胶材料，由于施加接触表面的微观形貌往往具有不规则的粗糙表面，导致密封胶的贴合并不是完全的吸附，微小振动会影响局部密封胶的脱胶并形成缺陷，从而导致密封泄露，因此，需要研究振动干扰下的密封胶密封特性测试。
现有的拉伸试验机和疲劳试验机仅能实现规律性的拉伸特性实验以及周期性的频率疲劳试验，还无法实现噪声环境中的无序振动的加载模拟，无法完成振动工况下的材料拉伸特性实验。
中国专利公开号CN 104568591 A，名称为“一种双轴拉伸测试装置”，公开了一种双轴拉伸测试装置，其特征是在卧式的正十字加载滑轨四个臂的端部均安装有伺服油缸，可应用于单轴拉伸试验机、双轴拉伸试验机实现多种试验功能，但是无法实现高频振动的加载模拟，仅能实现低周循环往返拉伸试验。
中国专利授权公告号CN 104132857 B，名称为“多轴疲劳试验机”，公开了一种多轴疲劳测试试验机，其特征是采用滑动臂改变加载装置在滑道内的位移，施加不同大小的单向初始应力和多项初始应力，并通过更换不同劲度系数的传力弹簧的方式，调节试件所承受的应力幅荷载。其不足之处是该系统依然是单一的振动加载，仅能实现周期性的规律振动频率加载。
存在一种疲劳试验机，其特征是采用上置的直线电机直接驱动，进行疲劳试验的加载；同时，也存在一种疲劳试验机，其特征是采用下置式的直线电机直接驱动，进行疲劳试验的加载；两者不足之处是由于受电机转动惯量的影响，无法实现几千赫兹的高频运动，且动力越大频率越低。
存在一种拉伸疲劳试验机，其特征是采用下置式的电动激振器驱动，实现微小试验件的疲劳试验，其不足是仅适用于微小试验件的单一加载试验，无法实现大位移的拉伸试验。
存在一种宽频疲劳试验机，其特征是采用下置式的交变运动的驱动源作为疲劳试验机的加载装置，可实现大驱动力、大位移、宽频带的疲劳试验，其不足在于依靠单一的电磁驱动装置，无法实现耦合微幅振动的大位移拉伸试验要求。
发明内容
本发明提出一种测试装置，其能够实现振动工况下的拉伸特性实验。
根据本发明一个方面提出的测试装置，包括：
与地面固定的框架机身；
固定在所述框架机身的第一端的主加载平台，在其上设置有与其固定连接的主加载驱动电机和能够相对其移动的主加载悬臂，所述主加载驱动电机驱动所述主加载悬臂相对所述主加载平台移动；
固定在所述主加载悬臂上的上主加载夹头，用于夹持测试样件的第一端；
固定在所述框架机身的第二端的下主加载夹头基座，在其上设置有与其固定连接的下主加载夹头；以及
支承在所述下主加载夹头中的振动发生器，其施加振动到所述测试样件的第二端。
根据本发明一个方面提出的测试装置，所述振动发生器包括：
振动发生器壳体，在其中设置有振动发生器电磁线圈和振动加载驱动头，所述振动发生器电磁线圈能够使所述振动加载驱动头产生振动；以及
与所述振动加载驱动头固定连接的振动加载夹头，所述振动加载夹头用于夹持所述测试样件的第二端。
根据本发明一个方面提出的测试装置，所述主加载平台固定在所述框架机身的上方，所述下主加载夹头基座固定在所述框架机身的下方。
根据本发明一个方面提出的测试装置，所述测试装置包括中央控制器，用于控制对所述测试样件的测试过程。
根据本发明一个方面提出的测试装置，所述中央控制器通过控制所述主加载驱动电机和所述振动发生器电磁线圈来控制所述测试样件的测试过程。
根据本发明一个方面提出的测试装置，在所述主加载悬臂上设置有传感器，用于测量所述主加载悬臂上的力和/或位移。
根据本发明一个方面提出的测试装置，所述中央控制器根据所述传感器的反馈信号、所述主加载驱动电机的反馈信号和所述振动发生器电磁线圈的反馈信号来控制对所述测试样件的测试过程。
根据本发明一个方面提出的测试装置，在所述下主加载夹头中设有下主加载夹头水平调节装置，用于调节所述振动发生器壳体的水平位置。
根据本发明一个方面提出的测试装置，在所述振动加载夹头中设有振动加载夹头水平调节装置，用于调节所述测试样件的第二端的水平位置。
根据本发明一个方面提出的测试装置，在所述上主加载夹头中设有上主加载夹头水平调节装置，用于调节所述测试样件的第一端的水平位置。
本发明的有益效果包括：通过在拉伸加载的基础上耦合振动信号，可以实现振动工况下的拉伸特性实验，研究振动特性对拉伸实验件的影响。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的测试装置。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
在下面的描述中，为不同构造的实施例描述了各种参数和部件，这些具体的参数和部件仅作为示例而不对本申请的实施例做出限制。
根据本发明的一实施方式结合图1示出，其中可看出：测试装置包括框架机身1、主加载平台2、主加载驱动电机3、主加载悬臂4、力与位移传感器5、上主加载夹头6、振动加载夹头10、振动加载驱动头11、振动发生器电磁线圈14、下主加载夹头16、下主加载夹头基座17以及中央控制器18等。框架机身1主要起到稳定和结构支撑的作用，测试装置的其他部件安置在其内部，由于存在受力及振动，使用时应固结在地面上。框架机身1顶部（第一端）固定有主加载平台2，主加载平台2上固结的有主加载驱动电机3和可以上下移动的主加载悬臂4，上主加载夹头6固定在主加载悬臂4的端部，并在主加载驱动电机3的驱动作用下随着主加载悬臂4上下移动；力与位移传感器5位于主加载悬臂4上，以获得主加载悬臂的位移和力信号，并反馈给中央控制器18；上主加载夹头6内配套的有上主加载夹头水平调节装置7，可以调节夹持的测试样件8的第一端（图中上端）的水平位置，使测试样件8的Z向中心线与力加载的方向一致，从而减小拉伸过程中的扭矩；框架机身1底部（第二端）固定有下主加载夹头基座17，下主加载夹头基座17上固结的有下主加载夹头16及其配套的下主加载夹头水平调节装置15；下主加载夹头16内夹持的是振动发生器，包括振动发生器壳体13、壳体内的振动发生器电磁线圈14和振动加载驱动头11、振动加载夹头10，驱动头导向装置12固定在振动发生器壳体13上；下主加载夹头16内配套的下主加载夹头水平调节装置15可以调节振动发生器壳体13的水平位置，同时振动加载夹头10内配备的振动加载夹头水平调节装置9可以调节所夹持的测试样件8的第二端（图中下端）的水平位置，与上夹头一起共同保证测试样件8的Z向中心线与力加载的方向一致，减小拉伸过程中的扭矩。中央控制器18控制主加载驱动电机3，实现主加载过程；同时还控制振动发生器电磁线圈14的电流，实现对附加振动的加载，从而实现主加载模式和振动加载模式的共同加载。
根据本发明的测试装置工作时，首先中央控制器18收到预设的Z向主加载模式信号和振动加载模式信号，制定出主加载驱动电机3的控制策略，以及振动发生器电磁线圈14的控制策略。主加载驱动电机3驱动主加载悬臂4沿Z向运动，实现拉伸过程的主动加载过程；同时振动发生器电磁线圈14驱动振动加载驱动头11沿Z向往复运动，实现对测试样件8的附加振动加载。实验过程中，中央控制器18接收来自力与位移传感器5的主加载过程中的力与位移反馈信号、主加载驱动电机3的反馈信号和振动发生器电磁线圈14的反馈信号，进行实时的跟踪调整，实现实验过程中的主动加载模式和附加振动模式的准确加载。
根据本发明的测试装置具有较高的开放性，夹持试验件的上主加载夹头6和振动加载夹头10可以根据不同的实验要求、实验材料和试件尺寸，更换不同的夹头。同时，由于采用主加载模式和振动加载模式的协同加载，可以实现不同种类的加载模式，如：有/无振动拉伸、有/无往复加载等。
本领域普通技术人员应当知道，根据本发明的测试装置不仅可以应用在竖直方向对测试样件进行测试，在水平方向或其它方向对测试样件进行测试也是可以的。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：
与地面固定的框架机身；
固定在所述框架机身的第一端的主加载平台，在其上设置有与其固定连接的主加载驱动电机和能够相对其移动的主加载悬臂，所述主加载驱动电机驱动所述主加载悬臂相对所述主加载平台移动；
固定在所述主加载悬臂上的上主加载夹头，用于夹持测试样件的第一端；
固定在所述框架机身的第二端的下主加载夹头基座，在其上设置有与其固定连接的下主加载夹头；以及
支承在所述下主加载夹头中的振动发生器，其施加振动到所述测试样件的第二端。
2. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述振动发生器包括：
振动发生器壳体，在其中设置有振动发生器电磁线圈和振动加载驱动头，所述振动发生器电磁线圈能够使所述振动加载驱动头产生振动；以及
与所述振动加载驱动头固定连接的振动加载夹头，所述振动加载夹头用于夹持所述测试样件的第二端。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述主加载平台固定在所述框架机身的上方，所述下主加载夹头基座固定在所述框架机身的下方。
4.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括中央控制器，用于控制对所述测试样件的测试过程。
5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述中央控制器通过控制所述主加载驱动电机和所述振动发生器电磁线圈来控制所述测试样件的测试过程。
6.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，在所述主加载悬臂上设置有传感器，用于测量所述主加载悬臂上的力和/或位移。
7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述中央控制器根据所述传感器的反馈信号、所述主加载驱动电机的反馈信号和所述振动发生器电磁线圈的反馈信号来控制对所述测试样件的测试过程。
8.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，在所述下主加载夹头中设有下主加载夹头水平调节装置，用于调节所述振动发生器壳体的水平位置。
9.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，在所述振动加载夹头中设有振动加载夹头水平调节装置，用于调节所述测试样件的第二端的水平位置。
10.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，在所述上主加载夹头中设有上主加载夹头水平调节装置，用于调节所述测试样件的第一端的水平位置。
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