技術新秀場｜材料疲勞試驗機加載框架技術

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性能。被廣泛應用在動態高周疲勞(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性能。被廣泛應用在動態高周疲勞(HCF)、低周疲勞(LCF)、程控疲勞、裂紋擴展速率、斷裂韌性(KIC、JIC、CTOD等)以及靜態的恒變形速率、恒負荷速率和各種常規的力學性能試驗中。

加載框架技術

剛性框架是材料疲勞試驗機的內力承載機構，通常由與執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、導向立柱組成。

在理論模型構建中，通常將框架認為是純剛性結構，不存在因外力而產生的形變，例如在位移閉環控制的單軸向加載工況中，默認為試樣受力后產生的形變即為執行器所輸出的位移差值，但在實際工況中，通過執行器、夾具、試樣、力傳感器等傳遞施加在框架上的軸向力，會導致框架受力發生形變，該形變量會累積在執行器的位移差值中，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，若忽略框架受力產生的變形，實際數據計算結果與理論數據甚至會產生數量級的偏差。

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

自導向框架

自導向框架

自導向框架為支撐立柱兼顧導向功能，通常電液伺服動態疲勞試驗機采用自導向框架，落地式與倒置式框架結構形式如圖1所示：

圖1 落地式與倒置式結構簡圖

承載橫梁通過鎖緊機構施加鎖緊力，與導向立柱抱緊，通過摩擦力鎖緊立柱位置，其結構及受力簡圖如圖2所示：

圖2 落地式承載橫梁結構及受力簡圖

圖3 落地式承載橫梁靜態仿真受力模型

圖4 落地式框架靜態仿真受力模型

外導向框架

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

根據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、大載荷加載的穩定性及可靠性。

一般由雙支撐立柱搭配雙導向立柱或者四導向立柱的框架形式，支撐立柱采用內循環雙墊片預緊式的滾珠絲杠副形式，通過驅動滾珠絲杠副將旋轉運動轉換為直線運動，實現加載橫量的升降。導向立柱采用表面鍍硬鉻的光杠形式，通過與加載橫梁內置的自潤滑軸承的過渡配合，起到橫梁升降過程中導向作用，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。