試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車、鐵路等運(yùn)輸機(jī)械、挖土機(jī)、翻斗機(jī)等施工機(jī)械、以及風(fēng)力發(fā)電、波力發(fā)電等自然能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系中，由于各種原因，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)，復(fù)雜的負(fù)荷產(chǎn)生交變作用。該交變負(fù)荷是多軸交變負(fù)荷，負(fù)荷波形的振幅隨時(shí)間而發(fā)生變化，且負(fù)荷方向也發(fā)生變化，根據(jù)情況的不同有可能引起所述機(jī)械的疲勞破壞。為了避免這樣的疲勞破壞，相對(duì)于多軸交變負(fù)荷的疲勞現(xiàn)象的把握就非常重要。以此為目的，發(fā)明、開(kāi)發(fā)了能夠進(jìn)行多軸交變負(fù)荷的疲勞試驗(yàn)的多軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置。
[0003]最通常的多軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置是具有如下結(jié)構(gòu)的裝置:其將棒狀、圓筒狀的試驗(yàn)片的一端固定，在一端施加軸向負(fù)荷(拉伸、壓縮負(fù)荷)和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷的兩軸負(fù)荷而進(jìn)行試驗(yàn)。與后述的其他的多軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置具有兩軸以上的試驗(yàn)軸的情況相對(duì)，該類型的多軸試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)軸是一軸。該類型的多軸試驗(yàn)裝置具有軸向負(fù)荷用的線性致動(dòng)器和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷用的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器這兩個(gè)致動(dòng)器。通過(guò)這些致動(dòng)器而使軸向負(fù)荷波形和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷波形的相位變化，能夠進(jìn)行多軸負(fù)荷的試驗(yàn)，其中，該多軸負(fù)荷是在試驗(yàn)片產(chǎn)生的多軸應(yīng)力的主應(yīng)力方向隨時(shí)間而發(fā)生變化的多軸負(fù)荷(被稱為非比例負(fù)荷)。但是，在該類型的試驗(yàn)裝置中，僅限于能夠在試驗(yàn)片上實(shí)現(xiàn)的多軸應(yīng)力狀態(tài)。具體而言，該裝置能夠在由最大主應(yīng)力σ?、最小主應(yīng)力σ 3求得的主應(yīng)力比λ (λ = σ 3/o I)進(jìn)入-1彡λ彡O的范圍的多軸應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)。
[0004]為了實(shí)施超過(guò)該主應(yīng)力比的范圍的試驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了具有非專利文獻(xiàn)I所述的結(jié)構(gòu)的多軸試驗(yàn)裝置。在該裝置中，相對(duì)于大致十字形狀的試驗(yàn)片，為了分別向十字的四處端部施加負(fù)荷而各自配置一個(gè)、合計(jì)配置四個(gè)線性致動(dòng)器。兩個(gè)致動(dòng)器以相向形式配置而構(gòu)成一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)兩組一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行兩軸負(fù)荷的多軸疲勞試驗(yàn)。通過(guò)相向的兩個(gè)致動(dòng)器的軸中心的試驗(yàn)軸與由另一對(duì)致動(dòng)器構(gòu)成的試驗(yàn)軸相交于一點(diǎn)，該點(diǎn)與試驗(yàn)片中心一致。通過(guò)控制由各致動(dòng)器產(chǎn)生的負(fù)荷，能夠在包括試驗(yàn)片中心在內(nèi)的試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生多軸應(yīng)力狀態(tài)。在該裝置中，能夠在前述的主應(yīng)力比處于-1 < λ < I的范圍的多軸應(yīng)力狀態(tài)下實(shí)施試驗(yàn)，但關(guān)于前述的非比例負(fù)荷，只能進(jìn)行一部分的非比例負(fù)荷的試驗(yàn)。另夕卜，由于以兩個(gè)致動(dòng)器構(gòu)成一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，因而為了將試驗(yàn)片中心維持在試驗(yàn)軸的交點(diǎn)，需要以高精度控制相向的致動(dòng)器。
[0005]在專利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了如下裝置:該裝置包括三組以上的機(jī)械負(fù)荷用的一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，且具有磁性材料的磁特性測(cè)定機(jī)構(gòu)。通過(guò)該裝置，能夠在任意的多軸應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行磁性材料的磁特性評(píng)價(jià)。對(duì)應(yīng)于三組以上的一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)而存在的三個(gè)以上的試驗(yàn)軸交叉于某一點(diǎn)，該交點(diǎn)存在于試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域。根據(jù)提出的應(yīng)力施加機(jī)構(gòu)，能夠在試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生多軸應(yīng)力狀態(tài)。在此專利公開(kāi)的裝置結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)崿F(xiàn)主應(yīng)力比處于-K λ < I的范圍的多軸應(yīng)力狀態(tài)，而且能夠使多軸應(yīng)力的主應(yīng)力朝向任意的方向。試驗(yàn)片的形狀是與試驗(yàn)軸的個(gè)數(shù)、軸的方向相匹配，從試驗(yàn)片中央放射狀地延伸出端部的形狀。在此專利文獻(xiàn)的實(shí)施例中公開(kāi)了在試驗(yàn)片的端部設(shè)置用于使拉伸載荷及壓縮載荷作用的負(fù)荷機(jī)構(gòu)(配重、液壓致動(dòng)器)的裝置結(jié)構(gòu)。這意味著其與非專利文獻(xiàn)I相同，以兩個(gè)致動(dòng)器構(gòu)成一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)。
[0006]在專利文獻(xiàn)2中，與專利文獻(xiàn)I相同，公開(kāi)了具備多個(gè)一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的多軸萬(wàn)能試驗(yàn)裝置。與一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的個(gè)數(shù)相同而存在的試驗(yàn)軸以交叉于某一點(diǎn)的方式構(gòu)成裝置。由于在各軸的兩端具備電動(dòng)致動(dòng)器，因而在以兩個(gè)致動(dòng)器構(gòu)成一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)中，該裝置具有與非專利文獻(xiàn)I相同的裝置結(jié)構(gòu)。與專利文獻(xiàn)I相同，其能夠?qū)崿F(xiàn)主應(yīng)力比處于-1 < λ < I的范圍的多軸應(yīng)力狀態(tài)，而且能夠使多軸應(yīng)力的主應(yīng)力朝向任意的方向。
[0007]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2012-202974號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特表2007-510151號(hào)公報(bào)
[0011]非專利文獻(xiàn)
[0012]非專利文獻(xiàn)1:《關(guān)于使用十字型試驗(yàn)片的高溫二軸低循環(huán)疲勞的研宄》材料，第37 卷，第 414 號(hào)，ρρ340 ?346，1988 年
[0013]在具有兩軸以上的試驗(yàn)軸，且試驗(yàn)軸以交叉于某一點(diǎn)的方式構(gòu)成裝置的情況下，在試驗(yàn)軸的交點(diǎn)配置試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域，在其中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生多軸應(yīng)力狀態(tài)。因此，為了在試驗(yàn)軸的交點(diǎn)配置試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域，需要將試驗(yàn)片固定于裝置，并施加載荷。非專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)I及2記載的試驗(yàn)裝置，為了得到一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)而相向配置兩個(gè)載荷負(fù)荷裝置(致動(dòng)器等)。在采用這樣的一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的情況下，如果相向的載荷負(fù)荷裝置的負(fù)荷的平衡被破壞，則會(huì)在試驗(yàn)片中央?yún)^(qū)域與試驗(yàn)軸的交點(diǎn)產(chǎn)生位置偏離。如專利文獻(xiàn)I所述，在以產(chǎn)生多軸應(yīng)力狀態(tài)為目的的情況下，試驗(yàn)片中央?yún)^(qū)域與試驗(yàn)軸的交點(diǎn)的稍微的位置偏離不是問(wèn)題。但是，為了明確由多軸負(fù)荷導(dǎo)致的疲勞現(xiàn)象，必須在試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生交變多軸應(yīng)力，使試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域發(fā)生疲勞破壞。當(dāng)試驗(yàn)片是從試驗(yàn)片中央放射狀地延伸出端部的形狀(在試驗(yàn)軸為兩軸時(shí)是十字形狀)的試驗(yàn)片時(shí)，從裝夾在裝置的試驗(yàn)片端部開(kāi)始直到中央的部分被稱為臂部，如果試驗(yàn)片中央?yún)^(qū)域與試驗(yàn)軸的交點(diǎn)產(chǎn)生位置偏離，則彎曲載荷作用于臂部。由于該彎曲載荷，有可能在試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生疲勞破壞前在臂部的根部產(chǎn)生疲勞破壞。為了避免在試驗(yàn)片的不希望產(chǎn)生疲勞破壞的部位產(chǎn)生的疲勞破壞，在非專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)I及2記載的試驗(yàn)裝置中，必須以試驗(yàn)軸的交點(diǎn)始終被包含于試驗(yàn)片中央?yún)^(qū)域的方式嚴(yán)密地控制相向的載荷負(fù)荷裝置的負(fù)荷。
[0014]另外，本來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，如采用通常的單軸的強(qiáng)度試驗(yàn)裝置那樣，采用沙漏型、啞鈴型等試驗(yàn)片的一端固定、在另一端配置施加載荷的致動(dòng)器的裝置結(jié)構(gòu)即可。即，為了構(gòu)成一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，最低只要具有一個(gè)載荷負(fù)荷裝置即可。與此相對(duì)，在非專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)I及2記載的裝置中，一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)載荷負(fù)荷裝置，若試驗(yàn)軸的個(gè)數(shù)增加，則導(dǎo)致裝置非常高價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的相關(guān)問(wèn)題而作出的，更具體而言，其目的在于，提供一種強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置，在具有多個(gè)試驗(yàn)軸的試驗(yàn)裝置中，載荷負(fù)荷裝置個(gè)數(shù)少而廉價(jià)，且在試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)軸的交點(diǎn)被自動(dòng)調(diào)整到試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域。
[0016]用于解決課題的方案
[0017]在本發(fā)明中，為了解決上述課題，例如，采用在技術(shù)方案中記載的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，包括多個(gè)解決上述課題的手段，舉其中一例而言，提出了一種試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置包括多組一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，該一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)由以下構(gòu)件構(gòu)成:致動(dòng)器，該致動(dòng)器能夠直線移動(dòng)，并向試驗(yàn)體施加負(fù)荷；致動(dòng)器固定臺(tái)，該致動(dòng)器固定臺(tái)將該致動(dòng)器保持在規(guī)定位置；反力臺(tái)，該反力臺(tái)具備設(shè)置在該致動(dòng)器的端部的夾具和成對(duì)地夾住試驗(yàn)片的另一夾具；以及底座，該底座連結(jié)該致動(dòng)器固定臺(tái)與該反力臺(tái)，將該一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)配置成，通過(guò)各致動(dòng)器的大致軸中心的試驗(yàn)軸全部相交于一點(diǎn)，且被包含在同一平面中。
[0018]此外，在試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)軸的交點(diǎn)被自動(dòng)地配置在試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域，為了從試驗(yàn)片的中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生疲勞破壞，各一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)被配置成，能夠與包括全部試驗(yàn)軸在內(nèi)的平面平行地移動(dòng)或者位置固定，該試驗(yàn)軸通過(guò)各致動(dòng)器的大致軸中心，在未安裝試驗(yàn)片的狀態(tài)下，其他的一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)不會(huì)妨礙能夠移動(dòng)的一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的動(dòng)作。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，由于一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)載荷負(fù)荷裝置，所以即使準(zhǔn)備三組一軸試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，所需的致動(dòng)器的個(gè)數(shù)也是三個(gè)，因此，能夠提供廉價(jià)而穩(wěn)定地進(jìn)行試驗(yàn)的多軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置。另外，對(duì)于除上述內(nèi)容以外的課題、結(jié)構(gòu)及效果，能夠根據(jù)以下的實(shí)施方式的說(shuō)明而明確。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是表示強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的整體的示意圖。
[0022]圖2是表示第一實(shí)施方式的強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的第一結(jié)構(gòu)例的立體圖。
[0023]圖3是表示第一實(shí)施方式的強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的第一結(jié)構(gòu)例的俯視圖。
[0024]圖4是在第一實(shí)施方式的強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的第一結(jié)構(gòu)例之中只抽出45。軸的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)而表示的立體圖。
[0025]圖5是在第一實(shí)施方式的強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的第一結(jié)構(gòu)例之中只抽出O。軸的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)而表示的立體圖。
[0026]圖6是表示第一實(shí)施方式的強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的第一結(jié)構(gòu)例的主視圖。
[0027]圖7是在第一實(shí)施方式的強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的第一結(jié)構(gòu)例中安裝了試驗(yàn)片的情況的立