[实用新型]压电驱动型高频疲劳试验机

说明书

技术领域

本实用新型属于疲劳检测与试验领域，具体涉及一种小振幅、高频受力状态下的硬脆材料以及微小零部件的疲劳试验装置。

背景技术

高频疲劳试验机广泛应用于对金属与非金属构件的拉压、扭转、弯曲、点蚀等疲劳性能的检测，属于疲劳检测与试验中应用范围最广、数量最多的一类设备，在机械、电子、航空、航天、冶金等领域有着广泛应用。但是，随着科学技术与工业水平的不断发展，硬脆材料所构成的机械零部件或微小结构件，大多工作于200Hz以上的小振幅、高频受力状态。这些特殊性能构件的出现，使得其相应的能够模仿其实际工况、并具有较高效率的疲劳检测机的开发变得日益重要。而现有高频疲劳试验机均是采用电磁驱动或电液伺服驱动，由于均需在系统谐振状态下工作，受系统阻抗与磁阻的限制，一般工作频率不大于100Hz，同时普遍存在振幅控制性差、谐振稳定性不好、加载精度不高等问题，目前均不适于对微小与硬脆材料构件、高频受力构件的检测。

本实用新型提出利用压电振子(PZT、PLZT或PMN)作为高频疲劳试验机的驱动力源，由此构造形成一种可提供较小振幅、较高频率而适用于对微小与硬脆材料构件、高频受力构件进行检测的疲劳试验 装置。

发明内容

本实用新型的压电驱动型高频疲劳试验机，其特征在于采用压电振子作为驱动力源，同时设置有预置载荷调整机构6、弹性加载器5等，处于工作状态时，它们与被测试样4、弯曲试验夹具3等共同构成谐振系统。其中，预置载荷调整机构6通过连接环8与压电振子7相连接，压电振子7通过传振杆9与弹性加载器5相连接，弹性加载器5通过加载头10将载荷作用于被测试样4之上，被测试样4由夹具3夹持而固定，夹具3的下部加装载荷传感器11。由此当有外部交变的激励电压作用于压电振子7上时，压电振子7的变形通过系统谐振放大并转化为交变载荷后作用于试样4上，从而实现疲劳试验。

压电振子7依靠自身具有的逆压电效应将交变电压转化为交变变形或交变载荷，进而对系统提供振动激励，但其本身的交变变形或交变载荷并不直接作用于试样之上。压电振子7可以采用一般的单晶片或双晶片弯曲振子结构，也可以采用多个单晶片振子、双晶片振子等并接或串接的组合结构。

预置载荷调整机构是为了预先对试样进行静加载而设置，其主要部件包括轮盘606、预置载荷调整螺杆604、顶梁605、导柱601、加载座602、锁紧螺钉603等。

弹性加载器是为了对试样进行交变的动态加载而设置，其主要部件包括惯性块503、上下板弹簧501以及紧固螺钉504等。

本实用新型的优点在于：根据系统预置状态，可模拟形成较低频 率的交变加载，也可以形成300Hz以上的高频、小幅加载工况，实现更高的交变加载速度与控制精度，结构简单体积小，完全不产生磁干扰也不接受磁干扰，比传统的电磁驱动型高频疲劳试验机更适合对微小与精密构件的交变加载与高频高周疲劳性能检测。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例；

图2是本实用新型的压电振子结构示意图；其中图2a为双晶片振子结构，图2b是单晶片振子结构。

图3a是本实用新型的预置载荷调整机构示意图，图3b是本实用新型的载荷锁定机构示意图；

图4是本实用新型的弹性加载器示意图；

1-减震橡胶，2-基座，3-夹具，4-试样，5-弹性加载器，6-预置载荷调整机构，7-压电振子，8-连接环，9-传振杆，10-加载头，11-载荷传感器，501-弹性板簧，502-加载头紧固螺帽，503-惯性块，504-板簧紧固螺钉，601-导柱，602-加载座，603-锁紧螺钉，604-调整螺杆，605-顶梁，606-轮盘，607-压电振子紧固螺钉，701-压电陶瓷，702-弹性基板

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例对本实用新型结构及原理作进一步详细描述。