技術(shù)新秀場｜材料疲勞試驗機加載框架技術(shù)

2024-07-09 00:00:00 · 中機試驗

中機試驗電液伺服動靜疲勞試驗機產(chǎn)品介紹中機試驗電液伺服動靜疲勞試驗機主要用于測試各種金屬材料、高強塑料以及類似材料的動靜力學(xué)性能。被廣泛應(yīng)用在動態(tài)高周疲勞(HCF)、低周疲勞(LCF)、程控疲勞、裂紋

中機試驗電液伺服動靜疲勞試驗機

產(chǎn)品介紹

中機試驗電液伺服動靜疲勞試驗機主要用于測試各種金屬材料、高強塑料以及類似材料的動靜力學(xué)性能。被廣泛應(yīng)用在動態(tài)高周疲勞(HCF)、低周疲勞(LCF)、程控疲勞、裂紋擴展速率、斷裂韌性(KIC、JIC、CTOD等)以及靜態(tài)的恒變形速率、恒負(fù)荷速率和各種常規(guī)的力學(xué)性能試驗中。

加載框架技術(shù)

剛性框架是材料疲勞試驗機的內(nèi)力承載機構(gòu)，通常由與執(zhí)行器連接的加載橫梁、與力傳感器連接的承載橫梁以及支撐立柱、導(dǎo)向立柱組成。

在理論模型構(gòu)建中，通常將框架認(rèn)為是純剛性結(jié)構(gòu)，不存在因外力而產(chǎn)生的形變，例如在位移閉環(huán)控制的單軸向加載工況中，默認(rèn)為試樣受力后產(chǎn)生的形變即為執(zhí)行器所輸出的位移差值，但在實際工況中，通過執(zhí)行器、夾具、試樣、力傳感器等傳遞施加在框架上的軸向力，會導(dǎo)致框架受力發(fā)生形變，該形變量會累積在執(zhí)行器的位移差值中，在進行某些彈性體剛度性能測試時，加載過程中試樣本身的形變量很小，若忽略框架受力產(chǎn)生的變形，實際數(shù)據(jù)計算結(jié)果與理論數(shù)據(jù)甚至?xí)a(chǎn)生數(shù)量級的偏差。

同時，由于原材料必然存在的材質(zhì)性能不均勻，以及后期加工時無法做到結(jié)構(gòu)完全對稱，框架受力后的加載軸線與理論軸線必然產(chǎn)生偏移，最終反饋在試樣上，即為試樣會承受除軸向力外的偏載力，嚴(yán)重影響試驗數(shù)據(jù)的有效性，所以在合理性價比范圍內(nèi)，具有足夠剛度的框架結(jié)構(gòu)是材料疲勞試驗機結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要條件。

自導(dǎo)向框架

自導(dǎo)向框架

自導(dǎo)向框架為支撐立柱兼顧導(dǎo)向功能，通常電液伺服動態(tài)疲勞試驗機采用自導(dǎo)向框架，落地式與倒置式框架結(jié)構(gòu)形式如圖1所示：

圖1 落地式與倒置式結(jié)構(gòu)簡圖

承載橫梁通過鎖緊機構(gòu)施加鎖緊力，與導(dǎo)向立柱抱緊，通過摩擦力鎖緊立柱位置，其結(jié)構(gòu)及受力簡圖如圖2所示：

圖2 落地式承載橫梁結(jié)構(gòu)及受力簡圖

圖3 落地式承載橫梁靜態(tài)仿真受力模型

圖4 落地式框架靜態(tài)仿真受力模型

外導(dǎo)向框架

外導(dǎo)向框架為支撐立柱僅用于承載作用，額外設(shè)置導(dǎo)向立柱作為橫梁移動的導(dǎo)向機構(gòu)。通常電磁諧振高頻疲勞試驗機采用外導(dǎo)向框架。

根據(jù)電磁諧振高頻疲勞試驗機工作原理，主機框架需保證兩方面，第一有較好的強度，第二還需有較高的剛度，即需要高強度、高剛度兩方面要求的高共振頻率框架，才可確保主機高頻、大載荷加載的穩(wěn)定性及可靠性。

一般由雙支撐立柱搭配雙導(dǎo)向立柱或者四導(dǎo)向立柱的框架形式，支撐立柱采用內(nèi)循環(huán)雙墊片預(yù)緊式的滾珠絲杠副形式，通過驅(qū)動滾珠絲杠副將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，實現(xiàn)加載橫量的升降。導(dǎo)向立柱采用表面鍍硬鉻的光杠形式，通過與加載橫梁內(nèi)置的自潤滑軸承的過渡配合，起到橫梁升降過程中導(dǎo)向作用，同時起到增加主機框架剛度、提高主機框架共振頻率的作用。