CN113702219A - 一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置及方法 - Google Patents

一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置及方法，包括振动疲劳加载系统、保温腔、制冷系统、液氮回收系统和控制系统；振动疲劳加载系统包括振动疲劳测试系统、振动试样和夹具，振动疲劳测试系统放置在低温保温腔内，制冷系统用于降低低温保温腔内的温度，包括液氮罐、低温泵、伺服电机控制系统、伺服电机、锥形齿轮组、直齿轮；振动疲劳测试系统上固定振动试样，控制系统控制振动疲劳加载系统、制冷系统和液氮回收系统，控制系统还与温度传感器连接，用于检测温度。本发明可以实现金属材料在恒定的低温环境下进行振动疲劳测试，并且可以根据需求真实有效地模拟出不同低温环境下金属材料的振动疲劳测试，提高最终实验数据的可靠性。

Description

一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置及 方法
技术领域
本发明涉及疲劳试验装置技术领域，具体涉及一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置及方法。
背景技术
振动疲劳是航空金属材料发生裂纹及断裂失效的主要形式之一，超低温是航空金属材料服役不可避免的环境因素，飞机真实工作环境为10000 m左右的高空，其所处的大气温度为-40 ℃；在某些高海拔地区，航空器的工作温度达-60℃，并且太空中的温度是-270℃，这对航空飞行器材料是很大的考验。在超低温环境下，航空合金材料的宏观性能和微观结构常会发生改变，疲劳行为也有所不同，航空金属材料在太空中工作中受到的振动循环载荷作用，同时在超低温环境下，低温振动载荷激励的复合作用极易导致材料的疲劳失效，降低安全性能，造成巨大的经济损失，所以实现对航空金属材料在超低温环境下的振动疲劳检测尤为重要。
目前，对于金属材料振动疲劳特性的检测大都局限于普通环境下的振动疲劳。例如专利号为201310073338.5 的专利申请提出了一种叶片疲劳非接触测量闭环振动测试方法，以测量控制单元控制电动振动台在叶片共振点振动，同时测量叶片的应力和叶片上选定部位的振幅，以确定应力与叶片选定部位的振幅的对应关系；专利号为201310121074.6的专利申请公开了一种整体叶轮叶片振动疲劳试验装置及试验方法，该试验装置包括振动试验台及整体叶轮，突出之处在于整体叶轮上的相邻叶片之间设有橡胶阻尼块，而通过在整体叶轮上相邻叶片间设置橡胶阻尼块使得相邻叶片问互相阻尼，保证了对整体叶轮上单个叶片进行振动疲劳试验时其他叶片不能自由振动，从而保证了振动疲劳试验结果的可靠性，这些方法可以有效地测试航空发动机叶片在常温下的振动疲劳情况。而通过常温振动疲劳试验得出的振动疲劳特性与实际工作温度下的振动疲劳特性的差距甚大，所以监测航空金属材料在超低温环境下的振动疲劳特性对确定发动机叶片的寿命至关重要。
发明内容
解决的技术问题：针对现有技术中存在的不足，本发明提出了一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置及方法，可以实现金属材料在恒定的低温环境下进行振动疲劳测试，并且可以根据需求真实有效地模拟出不同低温环境下金属材料的振动疲劳测试，提高最终实验数据的可靠性。
技术方案：一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置，包括制冷系统、低温保温系统、振动疲劳加载系统、液氮回收系统和控制系统，所述制冷系统用于降低保温腔内的温度，液氮回收系统用于回收测试结束后的液氮，控制系统用于控制振动疲劳加载系统、制冷系统和液氮回收系统，
所述制冷系统包括液氮罐、低温泵、调节腔、伺服电机控制系统、伺服电机、锥形齿轮组、连接轴、直齿轮、旋转平台、固定工形套、上顶盖、挡套、外侧壁和振动台基座，所述固定工形套上端面与上顶盖连接，所述旋转平台包括一体成型的旋转轴和圆形底盘，旋转平台旋转轴贯穿固定工形套中心轴和上顶盖中心且顶端伸出上顶盖，旋转轴顶端与直齿轮啮合，直齿轮水平设于连接轴底部，连接轴底端与上顶盖转动连接，锥形齿轮组包括纵向放置的主动轮和与之啮合的水平放置的从动轮，锥形齿轮组从动轮与连接轴顶部连接，主动轮与伺服电机连接，伺服电机的信号输入端与伺服电机控制系统连接；旋转平台旋转轴底端与圆形底盘中心连接，所述圆形底盘上开设有若干组第一通孔，固定工形套下端面开设有与若干组第一通孔对应的若干组第二通孔，所述旋转平台圆形底盘上端面与固定工形套的下端面贴合且尺寸相同；
所述外侧壁顶端与上顶盖连接，底端与振动台基座连接，外侧壁、上顶盖和振动台基座围成密闭腔体，固定工形套下端面边缘与外侧壁内壁固定连接；
所述挡套水平设于上顶盖和固定工形套下端面之间，挡套与固定工形套下端面之间的空间密闭，形成调节腔，所述调节腔一侧与液氮罐的输出端通过低温泵管道连接；
所述低温保温系统包括温度传感器和低温保温腔，所述低温保温腔为外侧壁、振动台基座和旋转平台下端面围成的腔体，所述温度传感器设于低温保温腔顶部；
所述振动疲劳加载系统包括振动疲劳测试系统、振动试样、螺栓b和夹具，振动疲劳测试系统设于低温保温腔内部，振动疲劳测试系统底部与振动台基座连接，夹具和螺栓b设于振动疲劳测试系统顶部，且与振动试样活动连接；
所述液氮回收系统包括从上游到下游依次管道连接的单向阀、压缩机、液氮回收罐，单向阀的输入端与低温保温腔底侧管道连接；
所述控制系统的输入端与温度传感器的输出端连接，控制系统的输出端分别与伺服电机控制系统、低温泵、压缩机、振动疲劳测试系统的输入端连接。
作为优选，所述制冷系统还包括轴承、轴套，所述轴承设于旋转轴与上顶盖连接处，所述轴套设于旋转轴与固定工形套连接处，用于保护旋转轴。
作为优选，所述上顶盖分别与外侧壁顶端和固定工形套上端面通过螺栓连接。
作为优选，所述制冷系统还包括螺栓a，上顶盖和外侧壁以及固定工形套上端面相接处设有与螺栓a对应的螺栓孔，上顶盖分别通过螺栓a与外侧壁顶端和固定工形套上端面连接。
作为优选，所述制冷系统还包括紧定螺钉，所述振动台基座与外侧壁底端相接处设有与紧定螺钉对应的螺钉孔，所述振动台基座与外侧壁底端通过紧定螺钉连接。
作为优选，所述振动疲劳加载系统还包括隔温涂层，所述隔温涂层为铁基非晶涂层，设于振动疲劳测试系统及夹具的表层，用于隔温，避免超低温度对振动疲劳测试系统的损坏。
一种基于上述的装置金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测方法，步骤如下：
步骤一.试样制备，将振动试样表面进行预处理，打磨、抛光并检查是否存在裂痕，检查完毕后在酒精中利用超声波进行清洗，最后放在真空干燥箱中备用；
步骤二.将干燥处理后的振动试样利用通过螺栓b连接，利用夹具固定于振动疲劳测试系统；
步骤三.降温处理，利用控制系统开启低温泵，通过低温泵将液氮输送进调节腔，通过控制旋转平台旋转来调节第一通孔和第二通孔的重合度，以此实现对低温氮气通道横截面积的改变，从而改变低温氮气进入到低温保温腔的流量来降低温度，通过温度传感器将温度反馈给控制系统，根据传感器反馈的温度，控制系统精确地对振动试样所在的低温保温腔降低温度至设定的深冷温度；
步骤四.当保温腔稳定在设定的温度范围时，利用控制系统开启振动疲劳加载系统，利用振动疲劳测试系统对振动试样进行扫频，测定振动试样的固有频率；
步骤五.振动疲劳测试试验，以振动试样的固有频率为激振频率，对振动试样进行振动疲劳加载试验，振动疲劳测试系统在驻频的模式下振动加载104次后，振动疲劳测试系统停机；随即重新启动振动疲劳测试系统对振动试样进行重新扫频，再次测定振动试样的固有频率；以振动试样新测定的固有频率为激振频率，对振动试样进行振动疲劳加载实验，重复上述过程，直至振动试样断裂；
步骤六.当振动试样断裂时，立即停止振动疲劳测试系统工作，随后停止低温泵，关闭旋转台通道；
步骤七.开启单向阀，利用压缩机使氮气压缩成液氮，并利用液氮回收罐进行回收处理；
步骤八.确定全寿命振动周期，利用控制系统计算振动试样的振动疲劳全寿命以及固有频率的变化情况；
步骤九.低温保温腔内的液氮回收完毕后，取出振动疲劳试样，并对振动疲劳试样的断口进行观测等待后续动作。
作为优选，所述步骤一中振动试样为金属材料，所述金属材料为钛合金、铝合金或镍合金。
作为优选，所述步骤三中深冷温度的范围为-50~-196 ℃。
有益效果：（1）本发明提供一种温度可控的装置，可高效率大范围给材料降温，方便控制。通过控制旋转平台，改变低温氮气气体通道的横截面积，调节流量，以达到控制温度的目的，相对于直接用喷嘴式直接利用液氮降温，该装置比较稳定，并且温度可控。
（2）本发明通过控制旋转工作台旋转来改变第一通孔和第二通孔的重合度进行降温处理，实现对低温氮气通道横截面积的改变，从而改变氮气进入到低温保温腔的流量以达到控制温度的目的，储于调节腔内的液氮可多次使用，换样期间只需关闭通道即可，防止液氮大量流失。
（3）本发明利用振动疲劳测试系统实施振动试样的振动加载，可以实时监测振动的材料的固有频率，保证振动试样始终在固有频率下振动。
附图说明
图1 为本发明所述金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置结构示意图；
图2 为旋转平台以及固定工形套所形成的控制氮气流量的旋转通道示意图；
图3为金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测方法流程图。
图中各数字标号代表如下：1.控制系统；2.伺服电机控制系统；3.伺服电机；4.锥形齿轮组；5.直齿轮；6.旋转平台；7.轴承；8.轴套；9.固定工形套；10.上顶盖；11.挡套；12.螺栓a；13.外侧壁；14.紧定螺钉；15.振动疲劳测试系统；16.振动试样；17.螺栓b；18.夹具；19.温度传感器；20.振动台基座；21.低温泵；22.液氮罐；23.调节腔；24.低温保温腔；25.单向阀；26.压缩机；27.液氮回收罐。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
本说明书实施例中振动疲劳测试系统为DC-300-3型电磁振动疲劳测试系统，低温泵为COOLVAC 1500iCL全自动低温泵，伺服电机型号为EDSMT-2T 110-020A，温度传感器的型号为WS-T21SLC3。振动试样16为金属材料，所述金属材料为钛合金、铝合金或镍合金。
实施例1
一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置，参见图1~2，包括制冷系统、低温保温系统、振动疲劳加载系统、液氮回收系统和控制系统1，所述制冷系统用于降低保温腔内的温度，液氮回收系统用于回收测试结束后的液氮，控制系统1用于控制振动疲劳加载系统、制冷系统和液氮回收系统。
所述制冷系统包括液氮罐22、低温泵21、调节腔23、伺服电机控制系统2、伺服电机3、锥形齿轮组4、连接轴、直齿轮5、旋转平台6、固定工形套9、上顶盖10、挡套11、外侧壁13和振动台基座20，所述固定工形套9上端面与上顶盖10连接，所述旋转平台6包括一体成型的旋转轴和圆形底盘，旋转平台6旋转轴贯穿固定工形套9中心轴和上顶盖10中心且顶端伸出上顶盖10，旋转轴顶端与直齿轮5啮合，直齿轮5水平设于连接轴底部，连接轴底端与上顶盖10通过支撑座转动连接，锥形齿轮组4包括纵向放置的主动轮和与之啮合的水平放置的从动轮，锥形齿轮组4从动轮与连接轴顶部连接，主动轮与伺服电机3连接，伺服电机3用于带动主动轮的转动，主动轮带动从动轮的转动，从而带动直齿轮5的转动，在直齿轮5的转动带动下，与之啮合的旋转轴也随之转动，伺服电机3的信号输入端与伺服电机控制系统2连接；旋转平台6旋转轴底端与圆形底盘中心连接，所述圆形底盘上开设有若干组第一通孔，固定工形套9下端面开设有与若干组第一通孔对应的若干组第二通孔，所述旋转平台6圆形底盘上端面与固定工形套9的下端面贴合且尺寸相同；第一通孔和第二通孔的孔径为5厘米，若干组第一通孔和若干组第二通孔分别呈圆周形分布。
所述外侧壁13顶端与上顶盖10连接，底端与振动台基座20连接，外侧壁13、上顶盖10和振动台基座20围成密闭腔体，固定工形套9下端面边缘与外侧壁13内壁固定连接。
所述挡套11水平设于上顶盖10和固定工形套9下端面之间，挡套11与固定工形套9下端面之间的空间密闭，形成调节腔23，所述调节腔23一侧与液氮罐22的输出端通过低温泵21管道连接。
所述低温保温系统包括温度传感器19和低温保温腔24，所述低温保温腔24为外侧壁13、振动台基座20和旋转平台6下端面围成的腔体，所述温度传感器19设于低温保温腔24顶部。
所述振动疲劳加载系统包括振动疲劳测试系统15、振动试样16、螺栓b 17和夹具18，振动疲劳测试系统15设于低温保温腔24内部，振动疲劳测试系统15底部与振动台基座20连接，夹具18和螺栓b 17设于振动疲劳测试系统15顶部，且与振动试样16活动连接。
所述液氮回收系统包括从上游到下游依次管道连接的单向阀25、压缩机26、液氮回收罐27，单向阀25的输入端与低温保温腔24底侧管道连接。
所述控制系统1的输入端与温度传感器19的输出端连接，控制系统1的输出端分别与伺服电机控制系统2、低温泵21、压缩机26、振动疲劳测试系统15的输入端连接。
一种基于上述的装置金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测方法，参见图3，步骤如下：
步骤一.试样制备，将尺寸为160mm×20 mm×2mm的矩形钛合金振动试样16表面进行预处理，打磨、抛光并检查是否存在裂痕，检查完毕后在酒精中利用超声波进行清洗，最后放在真空干燥箱中备用；
步骤二.启动机器，将干燥处理后的振动试样16利用通过螺栓b 17连接，利用夹具18固定于振动疲劳测试系统15；
步骤三.设置系统参数，降温处理，利用控制系统1开启低温泵21，低温泵21的流速为0.5 L/min,通过低温泵21将液氮输送进调节腔23，通过控制旋转平台6旋转来调节第一通孔和第二通孔的重合度，以此实现对低温氮气通道横截面积的改变，从而改变低温氮气进入到低温保温腔24的流量来降低温度，通过温度传感器19将温度反馈给控制系统1，根据传感器反馈的温度，控制系统1精确地对振动试样16所在的低温保温腔24降低温度至设定的深冷温度，深冷温度的范围为-50~-196 ℃，本实施例中设定的超低温温度为-180 ℃；
步骤四.确定固有频率，当保温腔稳定在设定的-180 ℃温度时，利用控制系统1开启振动疲劳加载系统15，利用振动疲劳测试系统15对振动试样16进行扫频，测定振动试样16的固有频率；
步骤五.设置104为振动周期，以固有频率进行振动试验，以振动试样的固有频率为激振频率，对振动试样16进行振动疲劳加载试验，振动疲劳测试系统15在驻频的模式下振动加载104次后，振动疲劳测试系统15停机；随即重新启动振动疲劳测试系统15对振动试样16进行重新扫频，再次测定振动试样16的固有频率；以振动试样新测定的固有频率为激振频率，对振动试样16进行振动疲劳加载实验，重复上述过程，直至振动试样断裂；
步骤六.当振动试样断裂时，立即停止振动疲劳测试系统15工作，随后停止低温泵21，关闭旋转台通道；
步骤七.开启单向阀25，利用压缩机26使氮气压缩成液氮，并利用液氮回收罐27进行回收处理；
步骤八.振动疲劳寿命的计算和确定，利用控制系统1计算振动试样的振动疲劳全寿命以及固有频率的变化情况；
步骤九.停止机器，低温保温腔24内的液氮回收完毕后，取出振动疲劳试样，并对振动疲劳试样的断口进行观测等待后续动作。
实施例2
同实施例1，区别在于，所述制冷系统还包括轴承7、轴套8，所述轴承7设于旋转轴与上顶盖10连接处，所述轴套8设于旋转轴与固定工形套9连接处，用于保护旋转轴。所述上顶盖10分别与外侧壁13顶端和固定工形套9上端面通过螺栓连接。所述制冷系统还包括螺栓a 12，上顶盖10和外侧壁13以及固定工形套9上端面相接处设有与螺栓a 12对应的螺栓孔，上顶盖10分别通过螺栓a 12与外侧壁13顶端和固定工形套9上端面连接。所述制冷系统还包括紧定螺钉14，所述振动台基座20与外侧壁13底端相接处设有与紧定螺钉14对应的螺钉孔，所述振动台基座20与外侧壁13底端通过紧定螺钉14连接。所述振动疲劳加载系统还包括隔温涂层，所述隔温涂层为铁基非晶涂层，设于振动疲劳测试系统15及夹具18的表层，用于隔温，避免超低温度对振动疲劳测试系统15的损坏。
相比于直接通过低温泵21利用液氮降温，本发明通过控制旋转平台6的旋转，改变第一通孔和第二通孔的重合度，来改变低温氮气气体通道的横截面积，调节流量，以达到控制温度的目的，能够使装置更加稳定，并且温度可控。另外，储于调节腔23内的低温液氮可多次使用，换样期间只需关闭通道即可，能够有效避免液氮的大量流失，而且，当液氮气过多，仅需关闭气体通道，回收液氮，简单可控。本发明在检测时，可以根据温度检测装置监测温度，对通孔重合度的改变控制流量大小，实现恒温的状态，能够实现金属材料在恒定的低温环境下进行振动疲劳测试，并且可以根据需求真实有效地模拟出不同低温环境下金属材料的振动疲劳测试，提高最终实验数据的可靠性。

Claims (9)

1.一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置，其特征在于，包括制冷系统、低温保温系统、振动疲劳加载系统、液氮回收系统和控制系统（1），
所述制冷系统包括液氮罐（22）、低温泵（21）、调节腔（23）、伺服电机控制系统（2）、伺服电机（3）、锥形齿轮组（4）、连接轴、直齿轮（5）、旋转平台（6）、固定工形套（9）、上顶盖（10）、挡套（11）、外侧壁（13）和振动台基座（20），所述固定工形套（9）上端面与上顶盖（10）连接，所述旋转平台（6）包括一体成型的旋转轴和圆形底盘，旋转平台（6）旋转轴贯穿固定工形套（9）中心轴和上顶盖（10）中心且顶端伸出上顶盖（10），旋转轴顶端与直齿轮（5）啮合，直齿轮（5）水平设于连接轴底部，连接轴底端与上顶盖（10）转动连接，锥形齿轮组（4）包括纵向放置的主动轮和与之啮合的水平放置的从动轮，锥形齿轮组（4）从动轮与连接轴顶部连接，主动轮与伺服电机（3）连接，伺服电机（3）的信号输入端与伺服电机控制系统（2）连接；旋转平台（6）旋转轴底端与圆形底盘中心连接，所述圆形底盘上开设有若干组第一通孔，固定工形套（9）下端面开设有与若干组第一通孔对应的若干组第二通孔，所述旋转平台（6）圆形底盘上端面与固定工形套（9）的下端面贴合且尺寸相同；
所述外侧壁（13）顶端与上顶盖（10）连接，底端与振动台基座（20）连接，外侧壁（13）、上顶盖（10）和振动台基座（20）围成密闭腔体，固定工形套（9）下端面边缘与外侧壁（13）内壁固定连接；
所述挡套（11）水平设于上顶盖（10）和固定工形套（9）下端面之间，挡套（11）与固定工形套（9）下端面之间的空间密闭，形成调节腔（23），所述调节腔（23）一侧与液氮罐（22）的输出端通过低温泵（21）管道连接；
所述低温保温系统包括温度传感器（19）和低温保温腔（24），所述低温保温腔（24）为外侧壁（13）、振动台基座（20）和旋转平台（6）下端面围成的腔体，所述温度传感器（19）设于低温保温腔（24）顶部；
所述振动疲劳加载系统包括振动疲劳测试系统（15）、振动试样（16）、螺栓b（17）和夹具（18），振动疲劳测试系统（15）设于低温保温腔（24）内部，振动疲劳测试系统（15）底部与振动台基座（20）连接，夹具（18）和螺栓b（17）设于振动疲劳测试系统（15）顶部，且与振动试样（16）活动连接；
所述液氮回收系统包括从上游到下游依次管道连接的单向阀（25）、压缩机（26）、液氮回收罐（27），单向阀（25）的输入端与低温保温腔（24）底侧管道连接；
所述控制系统（1）的输入端与温度传感器（19）的输出端连接，控制系统（1）的输出端分别与伺服电机控制系统（2）、低温泵（21）、压缩机（26）、振动疲劳测试系统（15）的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置，其特征在于，所述制冷系统还包括轴承（7）、轴套（8），所述轴承（7）设于旋转轴与上顶盖（10）连接处，所述轴套（8）设于旋转轴与固定工形套（9）连接处，用于保护旋转轴。
3.根据权利要求1所述的一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置，其特征在于，所述上顶盖（10）分别与外侧壁（13）顶端和固定工形套（9）上端面通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置，其特征在于，所述制冷系统还包括螺栓a（12），上顶盖（10）和外侧壁（13）以及固定工形套（9）上端面相接处设有与螺栓a（12）对应的螺栓孔，上顶盖（10）分别通过螺栓a（12）与外侧壁（13）顶端和固定工形套（9）上端面连接。
5.根据权利要求1所述的一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置，其特征在于，所述制冷系统还包括紧定螺钉（14），所述振动台基座（20）与外侧壁（13）底端相接处设有与紧定螺钉（14）对应的螺钉孔，所述振动台基座（20）与外侧壁（13）底端通过紧定螺钉（14）连接。
6.根据权利要求1所述的一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测装置，其特征在于，所述振动疲劳加载系统还包括隔温涂层，所述隔温涂层为铁基非晶涂层，设于振动疲劳测试系统（15）及夹具（18）的表层，用于隔温，避免超低温度对振动疲劳测试系统（15）的损坏。
7.一种基于权利要求1所述的装置金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一.试样制备，将振动试样（16）表面进行预处理，打磨、抛光并检查是否存在裂痕，检查完毕后在酒精中利用超声波进行清洗，最后放在真空干燥箱中备用；
步骤二.将干燥处理后的振动试样（16）利用通过螺栓b（17）连接，利用夹具（18）固定于振动疲劳测试系统（15）；
步骤三.降温处理，利用控制系统（1）开启低温泵（21），通过低温泵（21）将液氮输送进调节腔（23），通过控制旋转平台（6）旋转来调节第一通孔和第二通孔的重合度，以此实现对低温氮气通道横截面积的改变，从而改变低温氮气进入到低温保温腔（24）的流量来降低温度，通过温度传感器（19）将温度反馈给控制系统（1），根据传感器反馈的温度，控制系统（1）精确地对振动试样（16）所在的低温保温腔（24）降低温度至设定的深冷温度；
步骤四.当保温腔稳定在设定的温度范围时，利用控制系统（1）开启振动疲劳加载系统（15），利用振动疲劳测试系统（15）对振动试样（16）进行扫频，测定振动试样（16）的固有频率；
步骤五.振动疲劳测试试验，以振动试样（16）的固有频率为激振频率，对振动试样（16）进行振动疲劳加载试验，振动疲劳测试系统（15）在驻频的模式下振动加载104次后，振动疲劳测试系统（15）停机；随即重新启动振动疲劳测试系统（15）对振动试样（16）进行重新扫频，再次测定振动试样（16）的固有频率；以振动试样新测定的固有频率为激振频率，对振动试样（16）进行振动疲劳加载实验，重复上述过程，直至振动试样断裂；
步骤六.当振动试样断裂时，立即停止振动疲劳测试系统（15）工作，随后停止低温泵（21），关闭旋转台通道；
步骤七.开启单向阀（25），利用压缩机（26）使氮气压缩成液氮，并利用液氮回收罐（27）进行回收处理；
步骤八.确定全寿命振动周期，利用控制系统（1）计算振动试样的振动疲劳全寿命以及固有频率的变化情况；
步骤九.低温保温腔（24）内的液氮回收完毕后，取出振动疲劳试样，并对振动疲劳试样的断口进行观测等待后续动作。
8.根据权利要求7所述的一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测方法，其特征在于，所述步骤一中振动试样（16）为金属材料，所述金属材料为钛合金、铝合金或镍合金。
9.根据权利要求7所述的一种金属材料在超低温环境下振动疲劳性能的检测方法，其特征在于，所述步骤三中深冷温度的范围为-50~-196 ℃。
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CN114414397A (zh) * 2022-01-14 2022-04-29 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 一种接续金具低温机械性能测试用试验箱及其测试方法

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