[发明专利]拉伸预载荷下动态扭转疲劳力学性能测试装置

权利要求书

1.一种拉伸预载荷下动态扭转疲劳力学性能测试装置，其特征在于：采用卧式布置，包括拉伸单元、扭转疲劳单元、力信号与位移信号检测单元、试件夹持单元，所述拉伸单元与扭转疲劳单元分别布置在试件（41）两侧，且与试件（41）在同一轴线上；所述拉伸单元、扭转疲劳单元、力信号与位移信号检测单元以及试件夹持单元全部安装在底板（2）上；磁场、热场加载置于拉伸单元和扭转疲劳单元之间，实现力热磁的耦合加载。

2.根据权利要求1所述的拉伸预载荷下动态扭转疲劳力学性能测试装置，其特征在于：所述的拉伸单元采用交流伺服电动机（1）提供动力，经过蜗轮Ⅰ、Ⅱ（4、9）、蜗杆Ⅰ、Ⅱ（5、7）减速后带动丝杠（11）旋转，丝杠螺母副将丝杠（11）的旋转运动转换为螺母（12）的直线运动，从而实现拉伸力的加载；其中所述交流伺服电动机（1）通过电机支座（3）固定在底板（2）上，蜗杆Ⅰ（5）连接到交流伺服电动机（1）输出轴上；所述蜗轮Ⅰ（4）、蜗杆Ⅱ（7）连接到轴Ⅰ（6）上，轴Ⅰ（6）通过轴支座（8）固定在底板（2）上；所述蜗轮Ⅱ（9）通过平键连接到丝杠（11）上，丝杠（11）经过丝杠支座（10）连接到底板（2）上；所述螺母（12）连接到螺母支座（13）上，螺母支座（13）通过滑块Ⅲ、Ⅳ（39、40）连接到导轨Ⅱ、Ⅲ（38、43）上，导轨Ⅱ、Ⅲ（38、43）通过内六角螺钉连接到支撑板（34）上，支撑板（34）固定在底板（2）上。

3.根据权利要求1所述的拉伸预载荷下动态扭转疲劳力学性能测试装置，其特征在于：所述的扭转疲劳单元采用电磁激振器（21）作为驱动器，经过齿轮（19）、齿条（22）将电磁激振器（21）的往复直线运动转变为轴Ⅱ（33）的往复旋转运动，从而实现扭转疲劳载荷的加载；其中，所述轴Ⅱ（33）通过扭转轴支座（18）固连在底板（2）上，电磁激振器（21）通过螺纹连接固定在底板（2）上，电磁激振器（21）通过螺纹连接的方式与齿条（22）固连；所述齿条（22）通过滑块Ⅰ、Ⅱ（23、28）连接到导轨Ⅰ（30）上，导轨Ⅰ（30）连接到高度可调式底板（29）上，高度可调式底板（29）通过凹槽嵌入底板（2）中；所述齿轮（19）通过键连接的方式连接到轴Ⅱ（33）上。

4.根据权利要求1所述的拉伸预载荷下动态扭转疲劳力学性能测试装置，其特征在于：所述的力信号与位移信号检测单元包括拉力传感器（14）、扭矩传感器（17）、直线光栅位移传感器以及编码器（20）；所述拉力传感器（14）一端通过螺纹连接到螺母支座（13）上，另一端连接到夹具体支座Ⅰ（15）上；所述扭矩传感器（17）通过法兰连接的方式，一端连接到轴Ⅱ（33），另一端连接到夹具体Ⅱ（24）上；所述直线光栅位移传感器包括光栅尺（36）及读数头（37），所述光栅尺（36）通过光栅尺支座（35）固定在底板（2）上，读数头（37）固定在夹具体支座Ⅰ（15）上，通过测量夹具体支座Ⅰ（15）的位移间接测量试件的变形量；所述编码器（20）通过编码器联轴器（32）与轴Ⅱ（33）连接，实现往复旋转角度以及疲劳周次的测量，其中编码器（20）通过支架（31）固连在底板（2）上。

5.根据权利要求1所述的拉伸预载荷下动态扭转疲劳力学性能测试装置，其特征在于：所述的试件夹持单元包括压板Ⅰ、Ⅱ（25、26）及夹具体Ⅰ、Ⅱ（27、24），所述夹具体Ⅰ（27）通过螺纹连接到夹具体支座Ⅰ（15）上，夹具体Ⅱ（24）通过夹具体支座Ⅱ（16）连接到底板（2）上；所述夹具体Ⅰ、Ⅱ（27、24）加工有仿形凹槽，实现试件（42）的定位，压板Ⅰ、Ⅱ（25、26）分别通过内六角螺钉固连在夹具体Ⅱ、Ⅰ（24、27）上，施加夹紧力。

6.根据权利要求3所述的拉伸预载荷下动态扭转疲劳力学性能测试装置，其特征在于：所述的齿轮（19）、齿条（22）采用双厚齿轮错齿结构消除啮合间隙，保证电磁激振器（21）的输出位移完全转换为试件（41）的扭转位移；所述的高度可调式底板（29）调整齿轮齿条啮合的径向间隙，高度式可调底板（29）通过四个梯形凹槽进行定位，通过下方四个平头螺钉进行高度的调整。