[实用新型]高频原位成像疲劳试验机

说明书

本实用新型涉及材料测试技术领域，具体涉及一种高频原位成像疲劳试验机，其包括：试验机机体、试样夹持机构、预置力加载机构和音圈电机。试样夹持机构用于夹持固定试样，试样夹持机构包括相对设置的第一夹持组件和第二夹持组件。预置力加载机构设置于试样夹持机构的第一夹持组件一侧，用于对试样施加预设拉压力。音圈电机固定连接于试验机机体，且音圈电机的作动轴连接于第二夹持组件。其通过音圈电机实现高频作动，对试样进行高频疲劳，利用高能X射线对材料内部疲劳损伤进行三维成像，进而研究材料的高周乃至超高周疲劳失效机制。

技术领域

本实用新型涉及材料测试技术领域，具体而言，涉及一种高频原位成像疲劳试验机。

背景技术

材料与结构疲劳是学术和工程界长期关注的重点课题，传统的光学显微镜和电子显微镜等方法仅能获得材料表面疲劳裂纹，而内部气孔、夹渣、组织等引起的三维疲劳裂纹及其耦合行为与表面完全不同。原位疲劳试验机与先进的同步辐射X射线成像技术相结合使得科学家能够深入到材料内部，非破坏性和原位实时地探测疲劳损伤和断裂的过程及其演变规律。但传统的疲劳试验机选用步进电机作为驱动装置，而步进电机存在效率较低、发热大、有时会“失步”等缺点，机械传动中存在着反向间隙、惯性作用、摩擦力影响和刚性不足等问题。并且传统的疲劳试验机加载频率较低，疲劳试验时间过长，而且同步辐射光源作为多学科大型顶尖研究装置，用户使用机时又有严格限制，目前国内外普遍开展低周疲劳试验。

随着科技的进步，航空、航天、高速机车等机械制造行业对机件材料的疲劳强度、疲劳寿命要求越来越高，如高速列车等现代交通工具的关键部件疲劳寿命普遍要达到10⁷周次及以上，航天飞行器的涡轮发动机甚至要达到10¹⁰周次。研究材料的高周和超高周疲劳失效机制意义重大，而这些也对疲劳试验机的加载频率和运行可靠性提出了新的要求。大载荷的低周疲劳试验频率在0.1-50Hz之间，而高频试验频率在50-300Hz范围之内。现有的原位成像疲劳试验机只能进行低周疲劳试验。

因此，亟需一种能够进行高周和超高周疲劳的原位成像疲劳试验机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高频原位成像疲劳试验机，其能够在对材料完成高频疲劳试验的同时与同步辐射光源试验平台良好兼容，得到材料内部的三维立体图像，且试验机具有结构简单，体积小的特点。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型提供的一种高频原位成像疲劳试验机，其包括：

试验机机体；

试样夹持机构；用于夹持固定试样，试样夹持机构包括相对设置的第一夹持组件和第二夹持组件；

预置力加载机构；预置力加载机构设置于试样夹持机构的第一夹持组件一侧，用于对试样施加预设拉压力；

音圈电机；音圈电机固定连接于试验机机体，且音圈电机的作动轴连接于第二夹持组件。

在本实用新型较佳的实施例中，上述试验机机体包括试验机底座和试验机支座，试验机底座和试验机支座拆卸式连接，且试验机底座和试验机支座之间形成用于容纳音圈电机的安装腔，音圈电机的作动轴穿过试验机支座与第二夹持组件连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述音圈电机在作动轴轴线方向的两侧设置有缓冲垫。

在本实用新型较佳的实施例中，上述预置力加载机构包括螺纹杆和螺纹支撑筒，螺纹支撑筒转动连接于试验机机体，且螺纹支撑筒套设于螺纹杆，螺纹支撑筒和螺纹杆螺纹配合，螺纹杆的一端连接于第一夹持组件。

在本实用新型较佳的实施例中，上述预置力加载机构还包括推力轴承，推力轴承套设于螺纹支撑筒，螺纹支撑筒通过推力轴承于试验机机体转动连接。