CN203350139U - 高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置 - Google Patents

高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置 Download PDF

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王清远
李久楷
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Abstract

本实用新型公开了高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置，包括疲劳机控制系统、驱动马达、两个高温夹头、高温加热箱，疲劳机控制系统分别与驱动马达、高温加热箱实现信号连接，两个高温夹头的前端伸入高温加热箱内，其中一个高温夹头与驱动马达实现联动，两个高温夹头的外部分别设有保护腔体，两个保护腔体各设有一根连杆，保护腔体上通过连杆连接有砝码架，砝码架上设有加载砝码，所述加载砝码的上方设有位移传感器，所述位移传感器通过A/D转换器与计算机实现信号连接。本实用新型采用上述结构，能够使旋转弯曲疲劳系统在动态测量裂纹扩展时变得简单，且还能实现高温条件下裂纹的动态监测。

Description

高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置
技术领域
本实用新型涉及疲劳实验领域，具体是高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置。
背景技术
目前，广泛应用的测量裂纹扩展的方法是：用紧凑拉伸试样或单边缺口拉伸试样测定金属材料恒幅载荷、单峰过载及循环保持载荷作用下裂纹疲劳扩展速率。原有的方案大都是先人为制造小的缺口或裂纹，主要采用拉压加载方式，用电位法、磁记忆检测和显微镜直接观察法测量裂纹几何尺寸。旋转弯曲疲劳加载条件下的裂纹扩展测量，在科研和工程应用中也是特别重要。但在旋转弯曲疲劳加载条件下，试件处于旋转状态，无法准确动态监测裂纹的尺寸，现有的方法是每经过一定的时间间隔暂停实验机，然后进行裂纹尺寸静态测量。由于存在诸多的不变和困难，现有的旋转弯曲疲劳系统无法简便动态测量裂纹扩展。在高温条件下，裂纹的动态监测更是困难。
实用新型内容
本实用新型提供了高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置，解决了以往旋转弯曲疲劳系统在动态测量裂纹扩展时相对麻烦，且在高温条件下，裂纹的动态监测更加困难的问题。
本实用新型为解决技术问题主要通过以下技术方案实现：高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置，包括疲劳机控制系统、驱动马达、两个高温夹头、高温加热箱，疲劳机控制系统分别与驱动马达、高温加热箱实现信号连接，两个高温夹头的前端伸入高温加热箱内，其中一个高温夹头与驱动马达实现联动，两个高温夹头的外部分别设有保护腔体，两个保护腔体各设有一根连杆，保护腔体上通过连杆连接有砝码架，砝码架上设有加载砝码，所述加载砝码的上方设有位移传感器，所述位移传感器通过A/D转换器与计算机实现信号连接。疲劳机控制系统通过控制驱动马达的转速来控制加载频率，通过控制高温加热箱达到实验需要温度，改变加载砝码控制加载循环应力的大小；在高温旋转弯曲疲劳实验过程中，用位移传感器实时动态监测试件的挠度变化，A/D转换器把位移传感器实时监测到的模拟信号转换为数字信号，并反馈到计算机，计算机对采集到的信号进行存储。待实验完成后，对数据进行处理即可得到裂纹萌生或扩展信息。本方案中提到的疲劳机控制系统、驱动马达、两个高温夹头、高温加热箱、连杆、砝码架均为现有结构，对于疲劳实验领域的技术人员来说都是可以知晓的；另外位移传感器通过A/D转换器将监测数据存储在计算机上属于现有技术，在其它领域较为常用，比如距离测量。本方案主要是在传统疲劳实验系统的基础上增加位移传感器与A/D转换器，以测量砝码的位移变化，进而对应测出试件的挠度变化，通过挠度变化反映出试件损伤裂纹的大小。
进一步地，本实用新型还包括温度传感器，所述温度传感器伸入高温加热箱内，且温度传感器与疲劳机控制系统实现信号连接。温度传感器用于实时地测量高温加热箱内的温度，并反馈给疲劳机控制系统，从而疲劳机控制系统能够对高温加热箱内的温度进行精确控制。
进一步地，所述保护腔体的长度大于高温夹头的长度的1/2，且小于高温夹头的长度的2/3。
进一步地，所述加载砝码位于高温加热箱的正下方。
进一步地，所述两个高温夹头的中心轴线与水平面平行。
进一步地，所述两个高温夹头的中心轴线相互重合。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点和有益效果：
（1）本实用新型通过在砝码上方设置位移传感器，并通过A/D转换器与计算机的共同作用，实现位移数据的测量，反映出试件的挠度变化，进而实现高温旋转弯曲加载条件下裂纹扩展的动态监测，由此可以测得此条件下的裂纹萌生寿命、裂纹扩展寿命，裂纹扩展速率，以及裂纹扩展过程中的一些重要信息。
（2）本实用新型操作简单，设计独特，精度高，在实验过程中全部可实现自动监测，只需要简单的后续数据处理即可，实用性较强。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例：
如图1所示，本实施例包括疲劳机控制系统1、驱动马达2、两个高温夹头、高温加热箱4，疲劳机控制系统1分别与驱动马达2、高温加热箱4实现信号连接，两个高温夹头的前端伸入高温加热箱4内，其中一个高温夹头与驱动马达2实现联动，两个高温夹头的外部分别设有保护腔体，两个保护腔体各设有一根连杆，保护腔体上通过连杆连接有砝码架，砝码架上设有加载砝码6，所述加载砝码6的上方设有位移传感器7，所述位移传感器7通过A/D转换器8与计算机9实现信号连接。
疲劳机控制系统1通过控制驱动马达2的转速来控制加载频率，通过控制高温加热箱4达到实验需要温度，改变加载砝码6控制加载循环应力的大小；在高温旋转弯曲疲劳实验过程中，用位移传感器7实时动态监测试件的挠度变化，A/D转换器8把位移传感器7实时监测到的模拟信号转换为数字信号，并反馈到计算机9，计算机9对采集到的信号进行存储，待实验完成后，对数据进行处理即可得到裂纹萌生或扩展信息。
为了便于疲劳机控制系统能实现对高温加热箱的温度的精确控制，作为优选，本实施例还包括温度传感器3，温度传感器3伸入高温加热箱4内，且温度传感器3与疲劳机控制系统1实现信号连接，温度传感器3实时地对高温加热箱4内的温度进行测量，并反馈给疲劳机控制1系统，从而使疲劳机控制系统1能够对高温加热箱4内的温度进行精确控制。 
作为优选，本实施例的保护腔体的长度大于高温夹头的长度的1/2，且小于高温夹头的长度的2/3。
作为优选，本实施例的加载砝码6位于高温加热箱4的正下方。
作为优选，本实施例的两个高温夹头的中心轴线与水平面平行。
作为优选，本实施例的两个高温夹头的中心轴线相互重合。
本实用新型的工作原理：疲劳机控制系统1通过控制驱动马达2的转速来控制加载频率，通过控制高温加热箱4达到实验需要温度，改变加载砝码6控制加载循环应力的大小，位移传感器7实时动态监测试件的挠度变化，并通过A/D转换器8把位移传感器7实时监测到的模拟信号转换为数字信号，并反馈到计算机9，计算机9对采集到的信号进行存储。通过分析测量挠度的变化，进而实现高温旋转弯曲加载条件下裂纹扩展的分析，由此可以测得此条件下的裂纹萌生寿命、裂纹扩展寿命，裂纹扩展速率，以及裂纹扩展过程中的其他一些重要信息。
本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外，本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。

Claims (6)

1.高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置，包括疲劳机控制系统（1）、驱动马达（2）、两个高温夹头、高温加热箱（4），疲劳机控制系统（1）分别与驱动马达（2）、高温加热箱（4）实现信号连接，两个高温夹头的前端伸入高温加热箱（4）内，其中一个高温夹头与驱动马达（2）实现联动，两个高温夹头的外部分别设有保护腔体，两个保护腔体各设有一根连杆，保护腔体上通过连杆连接有砝码架，砝码架上设有加载砝码（6），其特征在于：所述加载砝码（6）的上方设有位移传感器（7），所述位移传感器（7）通过A/D转换器（8）与计算机（9）实现信号连接。
2.根据权利要求1所述的高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置，其特征在于：还包括温度传感器（3），所述温度传感器（3）伸入高温加热箱（4）内，且温度传感器（3）与疲劳机控制系统（1）实现信号连接。
3.根据权利要求1所述的高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置，其特征在于：所述保护腔体的长度大于高温夹头的长度的1/2，且小于高温夹头的长度的2/3。
4.根据权利要求1所述的高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置，其特征在于：所述加载砝码（6）位于高温加热箱（4）的正下方。
5.根据权利要求1所述的高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置，其特征在于：所述两个高温夹头的中心轴线与水平面平行。
6.根据权利要求5所述的高温旋转弯曲疲劳裂纹扩展测量装置，其特征在于：所述两个高温夹头的中心轴线相互重合。
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