[发明专利]拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置与方法

说明书

本发明涉及一种拉伸‑弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置与方法，属于精密科学仪器及材料测试领域。包括隔振基座、支撑框架、超声加载模块、液压加载模块、拉伸加载模块、超声探伤模块，支撑框架与隔振基座相连，液压加载模块通过连接法兰与支撑框架相连，超声加载模块通过螺纹与液压加载模块相连，拉伸加载模块、超声探伤模块设置在隔振基座上。优点在于：可实现高频率、高载荷的跨量程加载；可实现超高频弯曲疲劳加载和拉伸‑弯曲静动态复合载荷加载；拉伸加载模块能够保证被测材料试样精确对中。可对不同材料、不同尺寸的被测材料试样进行静动态复合载荷下的高频疲劳试验，为航空航天及众多领域关键材料的服役性能分析提供可靠手段。

技术领域

本发明涉及精密科学仪器及材料测试领域，特别涉及一种拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置与方法。该装置可进行传统的静态拉伸加载试验、高频弯曲疲劳加载试验、超高频弯曲疲劳加载试验等几种试验，还能够实现频率、载荷跨量程加载下的拉伸-弯曲复合加载高频疲劳试验，对被测材料在试验过程中的裂纹产生与扩展进行原位监测，为揭示被测材料疲劳力学性能变化与外加载荷间的相关性规律和疲劳损伤机制提供测试方法。

背景技术

近几十年来，国家科学技术飞速进步、国民经济蓬勃发展，人们对机械装备在安全性、可靠性以及经济性等方面提出了更为苛刻的要求。疲劳失效在工程实际中极为常见，并且涉及领域极其广泛，据不完全统计，疲劳失效在材料总的失效中占比高达80％左右。尤其在航空、航天以及核工业等关键材料领域，材料在典型服役工况下承受拉伸、弯曲交变载荷以及复合载荷作用，并且频率可高达上千赫兹，导致航空、航天设备和其他关键机械结构的高频疲劳断裂破坏时有发生，造成严重的经济损失。

目前常规的疲劳试验在商业化的电液伺服疲劳试验机、超声疲劳试验机、旋转弯曲疲劳试验机等上进行，只能实现常规的拉伸/压缩疲劳、弯曲疲劳等单一载荷疲劳加载，难以实现多载荷复合加载下的疲劳试验，无法模拟材料在实际服役工况下的复合载荷状态。因此，对于众多领域，尤其是航空、航天以及核工业等关键材料领域，发展关键结构材料的复合载荷作用下的高频疲劳力学性能测试技术并开发高频疲劳力学性能测试装置，已经成为目前亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置与方法，解决现有的测试方法不能实现频率、载荷跨量程加载问题以及拉伸-弯曲复合载荷作用下的超高频疲劳加载问题。该装置可进行传统的静态拉伸加载试验、高频弯曲疲劳加载试验、超高频弯曲疲劳试验等几种试验，还能够实现频率、载荷跨量程加载下的拉伸-弯曲复合加载高频疲劳实验，对被测材料在试验过程中的裂纹产生与扩展进行原位监测，为揭示被测材料疲劳力学性能变化与外加载荷间的相关性规律和疲劳损伤机制提供测试方法，为航空、航天及众多领域的关键结构材料的力学性能分析提供了一个可靠的手段。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

拉伸-弯曲复合载荷下材料疲劳力学性能测试装置，装置整体采用四柱立式对称布置，包括隔振基座1、支撑框架2、超声加载模块3、液压加载模块4、拉伸加载模块5、超声探伤模块6，所述支撑框架2通过螺纹与隔振基座1相连，液压加载模块4通过连接法兰与支撑框架2相连，超声加载模块3通过螺纹与液压加载模块4相连，拉伸加载模块5设置在隔振基座1上，超声探伤模块6设置在隔振基座1上。

所述的隔振基座1是：隔振平台11通过螺钉与大理石基座12相连；所述的支撑框架2采用四柱立式结构，上支撑板9通过螺钉与四个立柱7相连，立柱7通过螺纹与隔振基座1相连，连接块c10固定在立柱7上，通过螺钉与液压连接板8相连，实现对装置的稳定支撑。