[发明专利]用于弯扭振动疲劳试验的加载装置及其方法

说明书

本发明公开了一种用于弯扭振动疲劳试验的加载装置及其方法，底座上设置有滑槽，两端安装有支架，滑槽上连接有所述激振器；座体通过螺栓与支架连接，滑套的两侧设置有转轴且上方安装有夹紧辊，转轴与滑座和侧板的轴孔连接；滑套内套装有导杆，导杆的一端与加载臂连接；加载臂的夹座与夹头相对且设置有“V”形槽，夹座下方装有第二连轴器。具有可调节性，具有足够的夹持力保证平台的稳定性，可以提供纯扭转加载、扭转和横向弯曲耦合加载、扭转和纵向弯曲耦合加载、扭转与斜向弯曲耦合加载和纯弯曲加载。具有高精度、高效率、低成本、多功能的特点，对于完成矩形截面和圆形截面试验件材料的振动疲劳性能测试具有重要的实用价值。

技术领域

本发明属于材料性能和材料检测设备技术领域，具体涉及一种弯曲疲劳、扭转疲劳以及弯扭耦合疲劳等振动疲劳测试加载装置及方法。

背景技术

疲劳广泛存在于航空航天与机械工程等领域。为了探索材料的疲劳性能，最常见的研究方法是试验研究。目前，常用的疲劳实验机，主要适用于拉压、弯曲和扭转等单轴加载的疲劳测试。然而，工程实际中，机器结构所受到的载荷往往是多轴加载，其中以弯扭耦合加载为最常见的载荷形式。针对传统疲劳试验机通常只能提供单一的加载模式，设计一款能够实现弯扭耦合加载的振动疲劳机具有重要的意义。

工程结构所受到的载荷往往是拉压、弯曲、扭转以及弯扭复合载荷，例如直升机旋翼叶片所受到的载荷，呈拉、弯、扭复合加载状态。目前，尚无一种疲劳试验机能完成各种载荷的复合加载。而且，现有疲劳试验机大多采用直动驱动作动器来完成拉压和弯曲加载，而采用旋转驱动作动器来完成扭转加载。所以，要直接利用现有疲劳试验机实现弯扭耦合加载存在一定的困难。

发明内容

本发明提供一种应用宽泛、加载功能多样的疲劳试验方法，并同时提供对应的疲劳试验装置，以解决现有疲劳试验机在提供多轴耦合加载方式中存在的难题，获得可在一般普通条件下对各种边界条件试件进行疲劳性能测试的一种试验台。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用如下方案：

一种用于弯扭振动疲劳试验的加载装置，包括底座、夹具、加载臂、滑座和激振器，所述底座上设置有滑槽，两端安装有支架，滑槽上连接有所述激振器；所述夹具的座体呈“U”形且两侧设置有槽口，座体通过螺栓与支架连接，座体的顶部通过螺栓与压板连接，槽口内装有圆柱形的夹杆，座体的一侧设置有螺孔；所述滑座呈“L”形，其一侧通过螺钉安装有侧板，滑座的另一侧与侧板相对且设置有轴孔，滑座下面的两端装有顶杆，顶杆之间安装有第一联轴器；所述激振器的上端与第一联轴器连接；滑套的两侧设置有转轴且上方安装有夹紧辊，转轴与滑座和侧板的轴孔连接；滑套内套装有导杆，导杆的一端与加载臂连接；加载臂的夹座上方通过螺钉连接有夹头，夹座与夹头相对且设置有“V”形槽，夹座下方装有第二连轴器。

进一步，所述座体一侧的螺孔通过螺杆与三爪卡盘连接。

进一步，所述导杆上设置有刻度。

一种用于弯扭振动疲劳试验的加载装置的加载方法，其步骤如下：

1)通过夹头和夹座将试件夹紧；

2)当进行扭转加载时，将导杆套在滑套上，滑座通过第一联轴器与激振器相连，松开夹紧辊，导杆可以沿滑套自由滑动，松开滑座下面的顶杆，使滑套通过转轴在滑座里自由转动，通过改变滑套在导杆上的位置，以及改变激振器的输出载荷，实现扭矩调节；

3)当进行弯扭耦合加载时，拧紧夹紧辊，使导杆无法沿滑套自由移动，松开滑座下面的顶杆，使滑套通过转轴在滑座里自由转动，在激振器竖直施力的情况下，实现横向弯扭组合加载；松开夹紧辊，拧紧滑座下面的顶杆，使滑套无法通过转轴在滑座里自由转动，在激振器竖直施力的情况下，实现纵向弯扭组合加载；拧紧夹紧辊以及滑座下面的顶杆，使导杆无法沿滑套自由移动，滑套也无法通过转轴自由转动，在激振器竖直施力的情况下，实现斜向弯扭组合加载；