專利名稱：諧振式復(fù)合材料片材疲勞試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)器材領(lǐng)域，尤其是一種利用諧振頻率對(duì)復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)片材進(jìn)行位移控制式疲勞加載的諧振式復(fù)合材料片材疲勞試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前的疲勞測試采用的加載方式通常為液壓或三相電壓作為動(dòng)力源，復(fù)雜的傳感器系統(tǒng)與動(dòng)力控制系統(tǒng)使得系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，對(duì)于通常厚度(O. l-15mm)的復(fù)合材料片材疲勞測試，傳統(tǒng)的大型設(shè)備顯得大材小用，同時(shí)也不利于節(jié)能。一般的疲勞測試系統(tǒng)都采用液壓循環(huán)，體積偏大，液壓循環(huán)作動(dòng)機(jī)制非常復(fù)雜，伺服控制非常嚴(yán)格，通常需要較大的高壓電組以及多油泵體系去工作，整套設(shè)備占地面積較大，水循環(huán)降溫系統(tǒng)繁雜。而國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的復(fù)合材料片材自身厚度和面內(nèi)尺度較小，因此 需要的策動(dòng)力也非常小，我們要發(fā)明的疲勞測試系統(tǒng)利用220V交流變直流可調(diào)電壓轉(zhuǎn)換箱，便可以實(shí)現(xiàn)IOHz以內(nèi)的低頻循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，較為便捷，主要針對(duì)周期性較強(qiáng)的諧振疲勞測試，可實(shí)現(xiàn)快速的高周與低周疲勞測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用諧振頻率對(duì)復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)片材進(jìn)行位移控制式疲勞加載的諧振式復(fù)合材料片材疲勞試驗(yàn)機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明公開了一種諧振式復(fù)合材料片材疲勞試驗(yàn)機(jī)，包括一支撐臺(tái)座；—轉(zhuǎn)輪，所述轉(zhuǎn)輪架設(shè)于所述支撐臺(tái)座的頂部，所述轉(zhuǎn)輪表面設(shè)有一振幅調(diào)節(jié)槽，一定位螺栓可滑動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)置于所述振幅調(diào)節(jié)槽內(nèi)；一滑軌，所述滑軌豎向設(shè)置于所述支撐臺(tái)座上所述轉(zhuǎn)輪的下方，所述滑軌內(nèi)配合滑設(shè)有一滑塊，所述滑塊的下端通過一桿體連接一加載觸點(diǎn)；一曲柄，所述曲柄的上端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述定位螺栓，所述曲柄的下端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述滑塊；一試樣固定座，所述試樣固定座連接于所述支撐臺(tái)座上所述滑軌的下方。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述轉(zhuǎn)輪由一電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)連接于所述支撐臺(tái)座的頂部。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述振幅調(diào)節(jié)槽沿所述轉(zhuǎn)輪的半徑方向設(shè)置。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述曲柄的上端形成一第一環(huán)體，所述第一環(huán)體配合一軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)于所述定位螺栓。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述滑塊表面設(shè)有一柱體，所述曲柄的下端形成一第二環(huán)體，所述第二環(huán)體配合一軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)于所述柱體。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述試樣固定座包括一基板、一第一試樣夾持器、一第二試樣夾持器以及一第三試樣夾持器，所述基板架設(shè)于所述支撐臺(tái)座上，所述基板上對(duì)稱開設(shè)有兩個(gè)試樣固定槽，所述試樣固定槽分別位于所述加載觸點(diǎn)的兩側(cè)，所述第一試樣夾持器與所述第二試樣夾持器分別滑動(dòng)連接于所述試樣固定槽內(nèi)，所述第三試樣夾持器設(shè)于所述第一試樣夾持器與所述第二試樣夾持器之間。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，在所述基板的兩端分別設(shè)有一組連接支座，對(duì)應(yīng)所述連接支座在所述支撐臺(tái)座上開設(shè)有兩個(gè)滑槽，通過螺栓和螺母固定所述連接支座與所述滑槽，使所述試樣固定座連接所述支撐臺(tái)座。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述支撐臺(tái)座的下方墊有阻尼墊塊。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述阻尼墊塊上設(shè)有一通槽，所述第三試樣夾持器設(shè)于所述通槽內(nèi)。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使其具有以下有益效果是采用永磁電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，以牽引轉(zhuǎn)輪上的振幅調(diào)節(jié)槽作為曲柄的搖臂，以滑塊作為運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)諧振連續(xù)性往復(fù)作動(dòng)，其疲勞控制位移幅度可通過調(diào)節(jié)振幅調(diào)節(jié)槽來實(shí)現(xiàn)。利用轉(zhuǎn)輪-曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)原理實(shí)現(xiàn)可調(diào)幅值的諧波振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)疲勞加載過程，便攜、易調(diào)、操作簡單且無液壓循環(huán)。


圖I是本發(fā)明諧振式復(fù)合材料片材疲勞試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖。圖3是本發(fā)明諧振式復(fù)合材料片材疲勞試驗(yàn)機(jī)的使用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
·下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參閱圖I所示，本發(fā)明的諧振式復(fù)合材料片材疲勞試驗(yàn)機(jī)I主要由一支撐臺(tái)座10、一轉(zhuǎn)輪11、一曲柄12、一滑塊13以及一試樣固定座14組成，利用轉(zhuǎn)輪-曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)原理實(shí)現(xiàn)可調(diào)幅值的諧波振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)疲勞加載過程。其中，支撐臺(tái)座10的頂部通過螺栓螺母固定有一電機(jī)101，電機(jī)101為一永磁電機(jī)。電機(jī)101的輸出端連接轉(zhuǎn)輪11，通過電機(jī)101驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪11旋轉(zhuǎn)，沿轉(zhuǎn)輪11的半徑方向設(shè)置有一振幅調(diào)節(jié)槽110，采用電機(jī)101作為驅(qū)動(dòng)，以牽引轉(zhuǎn)輪11上的振幅調(diào)節(jié)槽110作為諧振運(yùn)動(dòng)的搖臂。一定位螺栓123可滑動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)置于振幅調(diào)節(jié)槽110內(nèi)，其中，定位螺栓123距離轉(zhuǎn)輪11的中心的距離就是諧振運(yùn)動(dòng)的振幅。定位螺栓123可配合一螺母可調(diào)節(jié)連接于振幅調(diào)節(jié)槽110內(nèi)，通過向內(nèi)擰緊定位螺栓123使定位螺栓123與振幅調(diào)節(jié)槽110相對(duì)固定，以固定諧振運(yùn)動(dòng)的振幅；當(dāng)向外放松定位螺栓123時(shí)，定位螺栓123可在振幅調(diào)節(jié)槽110內(nèi)滑動(dòng)，以調(diào)節(jié)定位螺栓123與轉(zhuǎn)輪11中心之間的距離。也可以在轉(zhuǎn)輪11上的相應(yīng)位置設(shè)置螺紋，配合定位螺栓123 —起使用，達(dá)到定位與調(diào)節(jié)的作用，具體操作同上。支撐臺(tái)座10上轉(zhuǎn)輪11的下方設(shè)有一滑軌102，滑塊13配合滑設(shè)于滑軌102內(nèi)，滑塊13的下端通過一桿體130連接一加載觸點(diǎn)131，在使用前，被檢測的片材與加載觸點(diǎn)131保持零壓接觸。曲柄12連接于振幅調(diào)節(jié)槽110內(nèi)的定位螺栓123與滑塊13之間，其中，配合圖2所示，曲柄12的上端形成一第一環(huán)體121，第一環(huán)體121配合一軸承17可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)于定位螺栓123，使曲柄12的上端與定位螺栓123之間可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。滑塊13的表面設(shè)有一柱體120，曲柄12的下端形成一第二環(huán)體122，第二環(huán)體122配合一軸承18可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)于柱體120，使曲柄12的下端與滑塊13的柱體120之間可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。試樣固定座14連接于支撐臺(tái)座10上滑軌102的下方。試樣固定座14包括一基板142、一第一試樣夾持器145、一第二試樣夾持器146以及一第三試樣夾持器147,在基板142的兩端分別設(shè)有一組連接支座141，對(duì)應(yīng)該連接支座141在支撐臺(tái)座10上開設(shè)有兩個(gè)滑槽103，通過螺栓和螺母固定該連接支座141與滑槽103，使試樣固定座14可上下調(diào)節(jié)連接支撐臺(tái)座10，以調(diào)節(jié)試樣固定座14上片材的高度配合疲勞加載試驗(yàn)?；?42上對(duì)稱開設(shè)有兩個(gè)試樣固定槽140，試樣固定槽140分別位于加載觸點(diǎn)131的兩側(cè)，第一試樣夾持器145與第二試樣夾持器146分別滑動(dòng)連接于試樣固定槽140內(nèi)，第三試樣夾持器147設(shè)于第一試樣夾持器145和第二試樣夾持器146之間。配合圖3所不，第一試樣夾持器145配合一調(diào)節(jié)螺栓1450用于夾持片材15,第三試樣夾持器147和 第二試樣夾持器146依次用于支撐片材15，從而固定片材15，對(duì)不同厚度和長度的片材15，調(diào)整第一試樣夾持器145、第二試樣夾持器146以及第三試樣夾持器147，根據(jù)設(shè)計(jì)位移幅度進(jìn)行加載位置與寬度的調(diào)節(jié)。在支撐臺(tái)座10的下方墊設(shè)阻尼墊塊16，用來耗能減震，使得疲勞加載的循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生過大的振動(dòng)，同時(shí)具有同步去噪功能。在使用時(shí)，在阻尼墊塊16上開設(shè)一通槽160,將第三試樣夾持器147的下端放置于通槽160內(nèi)。片材15置于第一試樣夾持器145、第二試樣夾持器146和第三試樣夾持器147上,第一試樣夾持器145、第二試樣夾持器146和第三試樣夾持器147相互配合，使片材15形成了連續(xù)閉合的三點(diǎn)彎曲疲勞測試體系。本發(fā)明疲勞試驗(yàn)機(jī)I的具體使用步驟如下(I)調(diào)節(jié)阻尼墊塊16，使支撐臺(tái)座10完全位于阻尼墊塊16內(nèi)。(2)根據(jù)試驗(yàn)要求事先對(duì)準(zhǔn)與調(diào)整。于滑槽103內(nèi)調(diào)節(jié)試樣固定座14的高度，擰緊螺栓和螺母進(jìn)行定位；根據(jù)片材15的厚度，調(diào)節(jié)第一試樣夾持器145上的調(diào)節(jié)螺栓1450，夾住片材15，并根據(jù)片材15的彎曲程度，調(diào)節(jié)第二試樣夾持器146和第三試樣夾持器147，使片材15在第一試樣夾持器145、第二試樣夾持器146和第三試樣夾持器147上形成了連續(xù)閉合的三點(diǎn)彎曲疲勞測試體系。(3)在轉(zhuǎn)輪11的振幅調(diào)節(jié)槽110內(nèi)調(diào)節(jié)定位螺栓123與轉(zhuǎn)輪11中心的距離，調(diào)節(jié)完畢后擰緊定位螺栓123固定該距離，該距離即為設(shè)定的振幅大小。(4)檢查片材15與加載觸點(diǎn)131是否零壓接觸，保證完全零壓接觸后打開電源開關(guān)。(5)電機(jī)101驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引轉(zhuǎn)輪11上的振幅調(diào)節(jié)槽110作為曲柄12的搖臂，以滑塊13作為運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)諧振連續(xù)性往復(fù)作動(dòng)。形成轉(zhuǎn)輪-曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)。(6)記錄電機(jī)101的頻率與加載時(shí)間，待片材15破壞后計(jì)算循環(huán)圈數(shù)即可得到疲勞試驗(yàn)循環(huán)結(jié)果。本發(fā)明利用轉(zhuǎn)輪-曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)原理實(shí)現(xiàn)可調(diào)幅值的諧波振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)疲勞加載過程，便攜、易調(diào)、操作簡單且無液壓循環(huán)。以上結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對(duì)本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種諧振式復(fù)合材料片材疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述疲勞試驗(yàn)機(jī)包括 一支撐臺(tái)座； 一轉(zhuǎn)輪，所述轉(zhuǎn)輪架設(shè)于所述支撐臺(tái)座的頂部，所述轉(zhuǎn)輪表面設(shè)有一振幅調(diào)節(jié)槽，一定位螺栓可滑動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)置于所述振幅調(diào)節(jié)槽內(nèi)； 一滑軌，所述滑軌豎向設(shè)置于所述支撐臺(tái)座上所述轉(zhuǎn)輪的下方，所述滑軌內(nèi)配合滑設(shè)有一滑塊，所述滑塊的下端通過一桿體連接一加載觸點(diǎn)； 一曲柄，所述曲柄的上端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述定位螺栓，所述曲柄的下端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述滑塊； 一試樣固定座，所述試樣固定座連接于所述支撐臺(tái)座上所述滑軌的下方。
2.如權(quán)利要求I所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)輪由一電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)連接于所述支撐臺(tái)座的頂部。
3.如權(quán)利要求I所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述振幅調(diào)節(jié)槽沿所述轉(zhuǎn)輪的半徑方向設(shè)置。
4.如權(quán)利要求I所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述曲柄的上端形成一第一環(huán)體，所述第一環(huán)體配合一軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)于所述定位螺栓。
5.如權(quán)利要求I所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述滑塊表面設(shè)有一柱體，所述曲柄的下端形成一第二環(huán)體，所述第二環(huán)體配合一軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)于所述柱體。
6.如權(quán)利要求I所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述試樣固定座包括一基板、一第一試樣夾持器、一第二試樣夾持器以及一第三試樣夾持器，所述基板架設(shè)于所述支撐臺(tái)座上，所述基板上對(duì)稱開設(shè)有兩個(gè)試樣固定槽，所述試樣固定槽分別位于所述加載觸點(diǎn)的兩側(cè)，所述第一試樣夾持器與所述第二試樣夾持器分別滑動(dòng)連接于所述試樣固定槽內(nèi)，所述第三試樣夾持器設(shè)于所述第一試樣夾持器與所述第二試樣夾持器之間。
7.如權(quán)利要求6所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于在所述基板的兩端分別設(shè)有一組連接支座，對(duì)應(yīng)所述連接支座在所述支撐臺(tái)座上開設(shè)有兩個(gè)滑槽，通過螺栓和螺母固定所述連接支座與所述滑槽，使所述試樣固定座連接所述支撐臺(tái)座。
8.如權(quán)利要求7所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述支撐臺(tái)座的下方墊有阻尼墊塊。
9.如權(quán)利要求8所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述阻尼墊塊上設(shè)有一通槽，所述第三試樣夾持器設(shè)于所述通槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種諧振式復(fù)合材料片材疲勞試驗(yàn)機(jī)，包括一支撐臺(tái)座；一轉(zhuǎn)輪，所述轉(zhuǎn)輪架設(shè)于所述支撐臺(tái)座的頂部，所述轉(zhuǎn)輪表面設(shè)有一振幅調(diào)節(jié)槽，一定位螺栓可滑動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)置于所述振幅調(diào)節(jié)槽內(nèi)；一滑軌，所述滑軌豎向設(shè)置于所述支撐臺(tái)座上所述轉(zhuǎn)輪的下方，所述滑軌內(nèi)配合滑設(shè)有一滑塊，所述滑塊的下端通過一桿體連接一加載觸點(diǎn)；一曲柄，所述曲柄的上端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述定位螺栓，所述曲柄的下端可轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述滑塊；一試樣固定座，所述試樣固定座連接于所述支撐臺(tái)座上所述滑軌的下方。采用永磁電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，以牽引轉(zhuǎn)輪上的振幅調(diào)節(jié)槽作為曲柄的搖臂，以滑塊作為運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)諧振連續(xù)性往復(fù)作動(dòng)。
文檔編號(hào)G01N3/38GK102928305SQ20121045554
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者馬明磊, 王桂玲, 苗冬梅, 咸貴軍, 李艷賓, 徐鵬舉, 王穎 申請(qǐng)人:中國建筑第八工程局有限公司