CN218938029U - 一种基于振动台悬臂梁多试样弯曲疲劳试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及材料级疲劳试验领域，特别涉及一种基于振动台悬臂梁多试样弯曲疲劳试验系统。该系统包括：振动台、水平滑台、加载杆、夹具；振动台用于对试验件施加不同试验加载频率的弯曲载荷，振动台的动圈内安装有多个相互平行的加载杆，加载杆顶端与试验件固定；水平滑台固定于地面，上表面安装有多个夹具，夹具与试验件位置一一对应，用于夹持试验件。

Description

一种基于振动台悬臂梁多试样弯曲疲劳试验系统

技术领域

本实用新型涉及材料级疲劳试验领域，特别涉及一种基于振动台悬臂梁多试样弯曲疲劳试验系统。

背景技术

疲劳是工程结构和机械零件失效的主要原因之一，据统计，失效的结构中大约有50％-90％为疲劳破坏，疲劳破坏是交变应力反复作用产生的结果，在破坏前没有发生明显的变形，一旦发生疲劳断裂经常造成重大事故。研究材料疲劳性能是解决疲劳问题的有效途径之一。目前获得材料疲劳性能最可靠的方法是进行元件级疲劳试验考核，根据试件的加载方式不同可分为：拉-压疲劳试验、弯曲疲劳试验、扭转疲劳试验、复合应力疲劳试验等，其中弯曲疲劳试验根据弯矩加载方式不同又可分为两点、三点、四点弯曲疲劳试验。

现有的弯曲疲劳试验方法是旋转弯曲疲劳试验法及简支梁弯曲疲劳试验法。然而现有的获得材料弯曲疲劳特性的试验方法仍存在不足之处：一是试验机频率较低，通常在100Hz以内，导致试验周期较长、试验费用较高；二是通常只能对单个试件进行疲劳试验，导致试验效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的：针对传统材料弯曲疲劳特性测试方法存在的周期长、费用高等缺点，本实用新型提出一种基于振动台实施悬臂梁多试样弯曲疲劳试验系统，可以有效提升试验效率、节约试验时间及成本。

本实用新型的技术方案：

一种基于振动台悬臂梁多试样弯曲疲劳试验系统，包括：振动台、水平滑台、加载杆、夹具；

振动台用于对试验件施加不同试验加载频率的弯曲载荷，振动台的动圈内安装有多个相互平行的加载杆，加载杆顶端与试验件固定；水平滑台固定于地面，上表面安装有多个夹具，夹具与试验件位置一一对应，用于夹持试验件。

夹具包括：底座、一对夹块、拧紧螺栓；

底座固定水平滑台上，底座上安装一对夹块，夹块之间用于夹持试验件；拧紧螺栓安装在一个夹块上，用于拧紧后缩小两夹块之间的间隙。

试验件包括：夹持端、应变片粘贴区、加载端；应变片粘贴区位于夹持端和加载端之间最小截面处，用于粘贴应变片；夹持端被夹具夹持，

加载端与加载杆顶端固连。

加载杆的长度不同，以保证试验件交错夹持在水平滑台不同的位置。

响应力-应变标定时，振动台动圈设定的激振位移峰谷值初始为2mm，步长0.5mm。

试验件设计成薄板形，工作段为变截面的鱼骨状。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型基于振动台设计弯曲疲劳试验系统，加载采用位移控制，区别于传统弯曲疲劳试验机加载频率(一般不大于100Hz)，可显著提高试验加载频率，缩短试验周期；

(2)本实用新型设计的弯曲疲劳试验系统可实现多试样同步加载，进一步提升试验效率、缩短试验周期、节约试验成本。

附图说明

图1是试验件示意图；

图2是夹具示意图；

图3是试验系统示意图；

图4是试验加载示意图；

图5是试验流程图；

1-夹持端；2-应变片粘贴区；3-加载端；4-夹块；5-拧紧螺栓；6-振动台；7-水平滑台；8-加载杆；9-夹具；10-试验件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种基于振动台悬臂梁多试样弯曲疲劳试验系统，如图4所示，包括：振动台6、水平滑台7、加载杆8、夹具9；

振动台6用于对试验件10施加不同试验加载频率的弯曲载荷，振动台6的动圈内安装有多个相互平行的加载杆8，加载杆8顶端与试验件10固定；水平滑台7固定于地面，上表面安装有多个夹具，夹具与试验件位置一一对应，用于夹持试验件。

振动台的加载面设置有4个加载杆安装位置，因此，加载杆最多可以加载在4个不同位置。

如图2所示，夹具9包括：底座、一对夹块4、拧紧螺栓5；

底座固定水平滑台7上，底座上安装一对夹块4，夹块4之间用于夹持试验件10；拧紧螺栓5安装在底座上，用于拧紧后缩小两夹块4之间的间隙，固定试验件10。

如图1所示，试验件10包括：夹持端1、应变片粘贴区2、加载端3；应变片粘贴区2位于夹持端1和加载端3之间最小截面处，用于粘贴应变片；夹持端1被夹具9夹持，

加载端3与加载杆8顶端固连。

加载杆8的长度不同，以保证试验件交错夹持在水平滑台7不同的位置。

试验方法的具体过程包括：

确定试验件，进行夹具设计；搭建试验系统；获得试验输入-输出标定关系；进行试件弯曲疲劳特性测试；试验终止后检查，数据处理，确定试验有效性。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

确定试验件，进行夹具设计：为进行弯曲加载疲劳试验测定弯曲疲劳特性，将试验件设计成薄板形，工作段为变截面的鱼骨状，示意图如图1所示，在工作段最小截面处进行应变片粘贴，用于获得危险截面应力水平。夹具设计为如图2所示，将试验件夹持端放置于夹块中，通过拧紧螺栓进行试验件固定。试验件固定时需保证水平，以避免试验过程中产生附加弯矩。

搭建试验系统：搭建如图3所示的试验系统，由振动控制仪、振动台、计算机、响应力采集及试验件夹具等组成，计算机及振动控制仪控制整个试验过程，对试验输入、响应力、循环次数等实时采集；将多件试验件及夹具装配好安装在水平滑台上，试验件加载端通过加载杆与振动台动圈连接，同时在加载端安装力传感器。试验加载方式通过控制振动台动圈位移实现，加载示意图如图4所示。

获得试验输入-输出标定关系：由于应变片粘贴在试验件危险截面，试验过程中危险截面可能变形量较大，导致应变片损坏无法获得实时数据，因此试验开始前先通过预加载进行响应力-应变标定。控制振动台动圈设定激振位移峰谷值初始为2mm，步长0.5mm，待每级加载稳定后记录应变值及响应力，标定至应变片失效，得到响应力-应变标定方程。正式试验时即可由力传感器获得实时的危险截面应力值。

进行试件弯曲疲劳特性测试：试验流程如图5所示，进行弯曲疲劳特性测试，采用成组法测定不同应力水平下疲劳寿命，采用升降法测定材料10⁷次循环对应的疲劳极限。

数据处理，确定试验有效性：试验结束后检查试验件状态，如果试验件断裂发生在工作段，则判定试验有效；反之，试验件断裂在非工作段，认为试验无效。根据成组法和升降法测得的试验数据，拟合处理获得材料S-N曲线。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，对本实用新型进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本实用新型的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于振动台悬臂梁多试样弯曲疲劳试验系统，其特征在于，包括：振动台(6)、水平滑台(7)、加载杆(8)、夹具(9)；

振动台(6)用于对试验件(10)施加不同试验加载频率的弯曲载荷，振动台(6)的动圈内安装有多个相互平行的加载杆(8)，加载杆(8)顶端与试验件(10)固定；水平滑台(7)固定于地面，上表面安装有多个夹具，夹具与试验件位置一一对应，用于夹持试验件。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，夹具(9)包括：底座、一对夹块(4)、拧紧螺栓(5)；

底座固定水平滑台(7)上，底座上安装一对夹块(4)，夹块(4)之间用于夹持试验件(10)；拧紧螺栓(5)安装在底座上，用于拧紧后缩小两夹块(4)之间的间隙，固定试验件(10)。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，试验件(10)包括：夹持端(1)、应变片粘贴区(2)、加载端(3)；应变片粘贴区(2)位于夹持端(1)和加载端(3)之间最小截面处，用于粘贴应变片；夹持端(1)被夹具(9)夹持，

加载端(3)与加载杆(8)顶端固连。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，加载杆(8)的长度不同，以保证试验件交错夹持在水平滑台(7)不同的位置。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，响应力-应变标定时，振动台动圈设定的激振位移峰谷值初始为2mm，步长0.5mm。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，试验件设计成薄板形，工作段为变截面的鱼骨状。

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