[发明专利]机械式顶推疲劳试验机及腐蚀疲劳试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械顶推多功能腐蚀疲劳试验机及腐蚀疲劳试验方法，属于结构实验力学领域。

背景技术

航空、航海、交通、道桥、建筑、港口工程结构中，各种材料的梁和弹性元件为典型受力构件，它们都长期处于各种环境下的重复受力状态下，因而这一类构件在各种环境下疲劳强度是结构力学中的重要研究课题。特别是在现代工程结构设计中，必须研究构件在复杂环境和载荷下的强度问题，迫切需要在实验室中实现这种载荷和环境状态，来考核构件的疲劳强度，为下一步的理论建立做准备。 

长期以来，对于这一类构件实现低成本的腐蚀疲劳试验是十分困难的。目前可以采用液压伺服疲劳试验机来实现，但由于这些设备价格昂贵，对使用环境都有严格的要求，且高能耗、长时间使用需要很高的试验成本。

现行的一些机械腐蚀疲劳试验机，由于其加载装置单纯的采用位移控制加载，故在弹性范围内，结构变形较小，载荷的精度完全由位移精度来实现，在加上疲劳试验中试验件的磨损，因此无法保证试验载荷的精度要求，造成试验效果不佳，尤其对于小尺寸试件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度高的机械式顶推疲劳试验机及腐蚀疲劳试验方法。

一种机械式顶推疲劳试验机，其特征在于：包括支撑架、加载装置；其中加载装置包括固定安装于支撑架的水平电机、通过减速机与水平电机相连的动力源轴、安装于动力源轴的椭圆轮盘；还包括固定安装于支撑架且依次位于椭圆轮盘下方的直线轴承和反力套筒；上述反力套筒顶部具有第一孔，反力套筒内自上而下依次安装垫片、弹簧、加载压头、在反力筒内高度可调的调节板，调节板上具有第二孔；上述加载压头的下端伸出伸出调节板上的第二孔与试验件接触；上述直线轴承内安装有顶推杆，顶推杆上端与椭圆轮盘接触，下端安装有力传感器；力传感器下端穿过反力套筒顶部的第一孔与垫片接触。

所述的机械式顶推疲劳试验机，其特征在于：该试验机换包括腐蚀装置，腐蚀装置由水泵和位于加载压头下方的腐蚀箱组成。

所述机械式顶推疲劳试验机进行试件腐蚀疲劳试验方法，其特征在于包括以下步骤：（1）、配置腐蚀溶液，将试件放入腐蚀箱中，通过水泵控制腐蚀溶液的进出；（2）、旋转椭圆轮盘，按需求调节椭圆轮盘位置后，将椭圆轮盘与动力源轴锁紧；（3）、启动动力源，利用调节板调节弹簧的伸缩量；（4）、通过进一步微调弹性元件的伸缩量，来调整顶推杆的整体长度，满足试件加载需求；进行试件腐蚀疲劳试验。

本腐蚀疲劳试验机发明的基本原理是动力机构、减速机构协同工作，主要通过机械式顶推多功能加载装置进行加载，然后通过腐蚀装置进行腐蚀，加载即采用机械运动与弹性元件的组合，通过弹性元件力与变形成正比的原理，放大试验位移的行程，降低结构磨损、机械间隙引起的载荷误差，通过椭圆轮盘、锁定螺栓、顶推杆、弹性元件、，实现对梁、板、弹簧等结构元件的较高精度的重复疲劳加载的方法。

主要优点：在同一试验装置上实现腐蚀与疲劳共同作用；用一种采用机械运动与弹性元件的组合，通过椭圆轮盘、锁定螺栓、顶推杆、弹性元件，实现对梁、板、弹簧等结构元件的重复疲劳加载的方法；在同一套试验装置上，实现力控与位控两种试验方式；试验装置结构简单，性能可靠，设备造价低；试验装置为低能耗产品，节能环保、试验成本低廉；适用于试验频率低、试验周期长的特殊环境下的腐蚀疲劳试验。

预期效益：该试验装置解决了结构力学中要求试验频率低、试验周期长的特殊环境（高低温、盐雾及二氧化硫等腐蚀环境）下低成本疲劳试验的技术难题，为结构和材料的腐蚀疲劳性能研究提供了一种简便易行的试验方法与装置。设计出的低能耗、高可靠性的无人值守腐蚀疲劳试验装置，用一套试验装置，实现力和位移控制疲劳加载和腐蚀疲劳耦合的试验方法。且试验装置原理清晰，结构紧凑，使用方便，制造成本低，可重复使用，非常适合于新型材料、结构的大批量疲劳试验件的试验，具有很高的工程应用价值。

附图说明

图1是试验装置主视图；

图2是试验装置侧视图（主要构件）；

图3试验机弯曲试验示意图；

图4试验机剪切试验示意图；

图5腐蚀疲劳机的附属试验器械；