[发明专利]一种双轴加载微动疲劳试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种双轴加载微动疲劳试验系统及方法，该系统包括电液伺服双轴加载装置、微动疲劳加载装置、液压油源、电控系统以及上位机；所述电液伺服双轴加载装置设置有试验机承力框架、水平导轨、水平轴作动器和垂直轴作动器；所述微动疲劳加载装置设置有微动垫的水平加载装置、试件的垂直加载装置以及摩擦力采集装置。本发明可实现微动疲劳试验过程中法向载荷的实时控制，从而实现不同波形的交变法向载荷与交变远端载荷双轴比例与非比例加载条件下的微动疲劳试验，同时可对微动疲劳试验过程中微动垫和试件间的摩擦力、摩擦系数等微动关键参数进行实时测量和采集。

技术领域

本发明涉及一种双轴加载微动疲劳试验系统及方法，属于疲劳试验设备技术领域。

背景技术

试验是开展微动疲劳研究的基础。随着微动疲劳问题研究的广泛开展，相应的微动疲劳试验设备不断被开发和改进，功能日趋完善，实验精度不断提高。早期的微动疲劳试验装置，主要以摩擦学研究中使用的磨损试验机改装而来。目前，大多为微动疲劳试验专用设备，多采用液压伺服系统，如美国普渡大学（参考文献：Szolwinski M P, Farris T N.Observation, analysis and prediction of fretting fatigue in 2024-T351aluminum alloy[J]. Wear, 1998, 221(1):24-36.）和美国空军理工学院（参考文献：Lykins C. D., Mall S., Jain V. K. Combined experimental-numericalinvestigation of fretting fatigue crack initiation[J]. International Journalof Fatigue, 2001, 23（8）: 703-711.）的相关试验装置。也有一些为特定机械结构设计的试验机，如牛津大学开发的针对航空涡轮发动机榫连接的微动疲劳试验机（参考文献：RuizC., Boddington PHB, Chen K. C. An investigation of fatigue and fretting in adovetail joint[J]. Experimental Mechanics, 1984, 24（3）: 208-217.）。20世纪90年代以前，常用桥式微动滑块，其结构简单，弯曲或循环应力情况下都可应用普通疲劳试件进行试验，但由于其接触状态难于描述，逐渐被接触状态明确的圆柱形的微动垫所取代。

以上试验方法均在恒定法向载荷作用下进行单轴加载微动疲劳试验。然而，通过对如航空发动机压气机轮盘榫连接、柴油机主轴承盖螺栓连接、轨道车辆轮对与轮轴过盈配合等典型微动疲劳失效问题的分析发现，大多数微动疲劳失效均发生在交变法向载荷与交变远端载荷的共同作用的多轴加载工况下。因此，设计能够实现交变法向载荷与交变远端载荷同时加载的双轴微动疲劳试验系统，对进一步研究实际工程中的微动问题，深入研究交变法向载荷对微动疲劳行为的影响十分必要。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明针对目前微动疲劳试验设备和方法的不足，公开了一种双轴加载微动疲劳试验系统及方法，以实现对交变法向载荷与交变远端载荷共同作用下的微动疲劳问题的研究，其具体技术方案如下：

一种双轴加载微动疲劳试验系统，包括电液伺服双轴加载装置1、微动疲劳加载装置2、液压油源6、电控系统7以及上位机8；电液伺服双轴加载装置1，其特征在于，所述电液伺服双轴加载装置1设置有试验机承力框架9、水平导轨10、水平轴作动器18和垂直轴作动器20；所述的微动疲劳加载装置2包括微动垫的水平加载装置、试件的垂直加载装置以及摩擦力采集装置；