[发明专利]一种变角度超声冲击试验装置与方法

说明书

本发明提供了一种变角度超声冲击试验装置与方法，包括支撑台、预压板、兰杰文振子和冲击载台，支撑台上端每一面中间位置均设有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓不完全固定预压板，预压板用于支撑兰杰文振子，兰杰文振子在支撑台上实现在0°‑180°范围内多个冲击攻角的调节，变幅杆下端冲击区、冲击载台上表面分别或同时粘贴不同摩擦材料，实现不同种类摩擦材料的超声冲击疲劳或磨损试验。

技术领域

本发明属于超声振动应用领域，具体涉及一种变角度超声冲击试验装置与方法。

背景技术

近年来，超声冲击在材料改性(如降低金属表面粗糙度、消除焊接残余应力)、超声催化、超声测量与超声驱动等科学研究和工程应用方面发挥了非常重要的作用。但对于在超声冲击下，冲击头和被冲击件的接触表面疲劳与磨损问题的研究有待深入，与之相关的试验方法与装置更是少见。中国专利(CN108715926A)公开了一种超声冲击装置，该装置振子固定，不能实现变角度超声冲击。研究表明，不同角度的超声冲击对接触表面的冲击作用程度不同，因此实现变角度的超声冲击试验，对接触表面疲劳及磨损问题探究与特种功能材料的性能评价尤为重要。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种变角度超声冲击试验装置与方法，实现多种冲击攻角度下，振子冲击区与冲击载台接触表面的疲劳或磨损试验。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种变角度超声冲击试验装置，包括支撑台、预压板、兰杰文振子和冲击载台；所述支撑台为中空多面体结构，且底部中心设有圆弧形通孔，圆弧形通孔底面中心位置放置冲击载台，支撑台上端每一面中间位置均设有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓不完全固定预压板，预压板用于支撑兰杰文振子，兰杰文振子底端与冲击载台接触；螺栓上还套设有弹簧。

上述技术方案中，所述兰杰文振子包括从上到下依次设置的螺纹连接杆、螺母、后端盖、n+1个电极片、n个压电陶瓷和变幅杆，螺纹连接杆上端螺纹区穿过后端盖与螺母配合，下端螺纹区与变幅杆配合，光杆区依次穿过交替组合的电极片和压电陶瓷。

上述技术方案中，所述电极片与压电陶瓷交替组合后，通过预压板均分为上下相同的两部分。

上述技术方案中，所述电极片与外部电源连接。

上述技术方案中，所述光杆区长度为电极片、压电陶瓷和预压板的厚度之和。

上述技术方案中，所述后端盖为中空圆柱体，且上端面中心孔半径小于下端面中心孔半径。

上述技术方案中，所述变幅杆上端为四棱台结构，四棱台上设有与最下层电极片相接触的圆柱体，变幅杆下端冲击区为半圆形结构，且与冲击载台接触。

一种变角度超声冲击试验方法，变幅杆下端冲击区、冲击载台上表面分别或同时粘贴不同摩擦材料，支撑台上端面依次通过螺栓不完全固定预压板，旋拧螺栓下压预压板，兰杰文振子对冲击载台施加预压力，兰杰文振子通电振动，进行不同角度下、不同种类摩擦材料的超声冲击接触表面疲劳或磨损试验。

进一步，所述变幅杆下端冲击区和冲击载台上表面还能同时粘贴相同的摩擦材料。

本发明的有益效果为：本发明利用压电陶瓷的逆压电效应，根据兰杰文振子在支撑台上的不同位置，实现变角度超声冲击试验。在兰杰文振子底端冲击区粘贴不同的摩擦材料、在冲击载台上表面粘贴不同的摩擦材料、兰杰文振子底端冲击区和冲击载台上表面同时粘贴相同或不同的摩擦材料，实现不同种类摩擦材料的超声冲击疲劳或磨损试验。本发明装置结构简单，将对超声冲击接触表面疲劳或磨损的探究提供了技术支撑。

附图说明

图1为本发明所述变角度超声冲击试验装置装配示意图；

图2为本发明所述变角度超声冲击试验装置侧面剖视图；

图3为本发明螺纹连接杆示意图；