[发明专利]电磁式多轴疲劳试验机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用机械应力测试固体材料的强度特性的仪器，具体涉及一种电磁式多轴疲劳试验机，属于结构试验领域。

背景技术

疲劳失效是工程结构件最主要的破坏形式之一，它危及安全并造成巨大的经济损失。因此，世界各国都十分重视疲劳断裂领域的研究工作。国内外学者对单轴疲劳理论进行了大量研究，积累了丰富的经验和宝贵的数据。然而对于建筑结构的多轴疲劳问题国内研究的还很少，钢桥结构中的一些特殊或新型构造细节，如斜拉桥索梁锚固区、正交异性钢桥面板、整体节点和管结构焊接节点等，在疲劳行为方面表现出较强的多轴效应。因此，多轴疲劳的研究比单轴疲劳更加接近工程实际。

对等幅载荷作用下结构疲劳的研究，可以利用材料的S-N曲线来估算在不同应力水平下到达破坏所经历的循环次数。然而，针对两个或更多应力水平下循环加载，就无法直接使用S-N曲线来估算其寿命了，还必须借助于疲劳累积损伤准则，但对于疲劳累积损伤的研究已持续了数十年之久，至今未能得出一个令人满意的统一模型。而实际的结构往往处于复杂受力状态，因此仍需要通过大量实验，研究结构疲劳损伤规律。

目前针对结构疲劳试验研究，主要基于单轴疲劳试验，而对于多轴试验的开展则依赖MTS等大型加载设备，试验效率低且不经济。经检索，中国专利文献CN103994936A公开了一种节约能源的卧式高吨位疲劳实验装置，应用于机械设计和金属材料性能测试领域。一种节约能源的卧式高吨位疲劳实验装置，该装置包括壳体，作动缸，作动缸活塞杆，作动缸进出油管路，液压伺服流量阀，第一蓄能器，第二蓄能器和电磁加载装置；所述电磁加载装置包括软磁体，电磁体，载荷传感器、电磁加载作用杆和电磁控制器。其通过电磁加载装置与传统双出杆高吨位疲劳试验机相结合，电磁加载是在已有的高吨位作动缸加载到试验所需平均载荷之后才开启，用于节约作动缸保持压力所需能源，开始时还需要作动缸，且局限于单轴疲劳试验。

基于以上情况，设计一种新型的、能够模拟结构实际受力并且经济的多轴疲劳试验机已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种多功能的电磁式多轴疲劳试验机，采用电磁原理加载，没有机械摩擦，以提高试验效率、降低试验噪音和试验成本。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的电磁式多轴疲劳试验机，包括机架上的试件固定台和加载机构，所述加载机构为电磁加载机构，所述电磁加载机构包括用于弯曲加载的第一加载装置，以及用于轴向和扭转加载的第二加载装置。

具体地，所述第一加载装置包括第一永磁体和第一电磁铁，所述第一永磁体与第一电磁铁之间产生的磁力方向与试件的轴向正交。

具体地，所述第一永磁体安装在试件上，所述第一电磁铁安装在机架上。

具体地，所述第一永磁体安装在机架上，所述第一电磁铁安装在试件上。

具体地，所述第二加载装置包括安装在摆动副上的第二永磁体和第二电磁铁，所述第二永磁体与第二电磁铁之间产生的磁力方向与试件的轴向平行，所述摆动副包括主动摆动横梁、从动摆动横梁和机芯，所述从动摆动横梁夹持在试件上，所述主动摆动横梁与机芯传动联接。

具体地，所述第二永磁体安装在从动摆动横梁上，所述第二电磁铁安装在主动摆动横梁上，所述第二永磁体是以试件轴心为对称中心的一对永磁体，所述第二电磁铁是以试件轴心为对称中心安装的一对电磁铁。

具体地，所述第二永磁体安装在主动摆动横梁上，所述第二电磁铁安装在从动摆动横梁上。

具体地，所述机芯包括变频电机，安装于变频电机输出轴两端的一对凸轮，以及与凸轮配合的一组传动杆，所述传动杆与从动摆动横梁相连接。

具体地，所述机芯安装于升降装置上，所述主动摆动横梁和从动摆动横梁上具有用于调整第二永磁体或第二电磁铁位置的滑槽，所述滑槽上具有刻度。

具体地，所述机架上具有用于调整所述加载机构与试件距离的轨道，所述机架上具有用于调整所述机芯高度的轨道，所述机架上具有固定所述机芯的机芯锁定盘。

其中机架主要包括试件固定台、可移动机架、移动底座和试验机底座。第一电磁铁安装在电磁铁底座上，并且电磁铁底座与移动底座连接，通过底座锁定开关实现第一电磁铁的升降和在试验机底座上的第一电磁铁移动槽道内移动和固定，以适应不同试件尺寸的要求。第二电磁铁安装在主动摆动横梁上，主动摆动横梁由机芯驱动。