[发明专利]材料弯曲疲劳试验系统及试验方法

说明书

技术领域

本发明公开了材料弯曲疲劳试验系统及试验方法，属于材料疲劳试验的技术领域。

背景技术

在现代工业及航空领域中，许多零件和构件都是承受着交变载荷作用的。例如飞机的动力装置产生的振动与噪声激励、飞机滑行及某些地面机动产生的振动。根据国外的统计，机械零件的损坏50%-90%为疲劳破坏。过去的研究表明，军用飞机喷气发动机构件的主要失效原因是高周疲劳，疲劳失效占喷气发动机全部构件损伤的49%，而高周疲劳又几乎占所有疲劳失效的一半。研究疲劳所造成的失效规律、提高材料的疲劳强度以避免或延缓疲劳破坏发生的措施，是材料强度的一个重要课题。长期以来，材料弯曲疲劳试验一直采用振动台激振或者购入疲劳试验机进行， 虽然能完成材料性能的测定，但是一般成本昂贵，例如某型号振动台尺寸：633mm×943mm×770mm,价格在20万以上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了材料弯曲疲劳试验系统及试验方法。

 本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

       材料弯曲疲劳试验系统，包括夹具、应变片、控制电路，所述试验件上贴有应变片，所述夹具夹持试验件，控制电路与试验件相连接；所述控制电路包括激振器、采集器，信号发生器、功率放大器、装有疲劳测试软件的计算机；

       所述信号发生器根据装有疲劳测试软件的计算机输出信号产生频率、幅值固定的正弦波电流信号；

       所述功率放大器在保持信号发生器输出正弦波频率不变的情况下放大正弦波电流信号幅值；

所述激振器受到功率放大器输出信号的激励后在试验件上加载应力；

所述采集器采集试验件上应变片的应力数据以及功率放大器输出信号，将应变片应力数据转换为电压信号后传输至装有疲劳测试软件的计算机，并在采集的功率放大器输出电压小于预设值时发出试验件断裂的信息至装有疲劳测试软件的计算机；

所述装有疲劳测试软件的计算机根据采集器输出的应力信号以及试验件断裂信息，统计出当前应力状态下的应力循环次数，得到应力大小与应力循环次数的关系式并绘出材料S-N曲线。 

材料弯曲疲劳试验方法，包括如下步骤：

       步骤1，将夹具固定在基础平台上，构建所述材料弯曲疲劳试验系统，所述夹具第一阶固有频率至少要高于试件一阶固有频率的M倍，所述M为大于2的正整数；

       步骤2，先用一个试验件进行应力实验至断裂，找出试验件的应力薄弱处，将应变片贴在应力薄弱处；

步骤3，夹具上重新夹持试验件，调试疲劳测试软件，利用装有疲劳测试软件的计算机发出触发信号，调节功率放大器开始疲劳试验；

步骤4，试验件出现一段裂纹时，装有疲劳测试软件发送减小正弦波电流信号幅值的信息给信号发生器，信号发生器输出信号幅值骤降为0，停止激振器工作，同时软件统计出试验件断裂信息；

步骤,5，夹具上重新夹持试验件，在不同应力值下重复进行疲劳试验：当试验件在当前应力下振动次数超过10⁷没有断裂时，疲劳试验终止；

步骤6，全部试验完成后,统计出不同应力值下的试验件振动次数，绘出材料S-N曲线。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：系统结构简单，方法增加了疲劳保护的内容，改善了现有疲劳试验在试验件出现一段裂纹仍然受力而最终断裂的缺陷。

附图说明

图1为材料弯曲疲劳试验系统的示意图。

图2为控制电路的框图。

图3为试验件的示意图。

图4为夹具的示意图。

图5为垫块的示意图。

图6为LF2M防锈铝S-N曲线图。

图中标号说明：1为试验件。2为应变片，3为夹具，4为控制电路。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示是材料弯曲疲劳试验系统，包括夹具3、应变片2、控制电路4。

试验件1上贴有应变片2，夹具3夹持试验件1，控制电路4与试验件1相连接。

控制电路4如图2所示包括激振器、采集器，信号发生器、功率放大器、装

有疲劳测试软件的计算机。