高温振动疲劳试验装置及高温振动疲劳试验方法制造方法及图纸

本公开涉及一种高温振动疲劳试验装置及高温振动疲劳试验方法，涉及机械工程领域。该装置包括试验件、施力机构、加热机构以及激振机构，其中试验件为杆状且两端设有夹持部，施力机构分别夹持试验件两端的夹持部并提供远离或靠近试验件中心的相反方向的端部力，加热机构呈箱状并套设于试验件上，用于将试验件加热至预设温度，激振机构包括激振器及与其相连的激振杆，激振杆贯穿加热机构并接触试验件，激振器提供激励力并通过激振杆传递至试验件。本公开一方面使用结构简单的标准试验件进行试验，加工简单，成本低，应用广泛；另一方面使用加热机构对试验件整体进行加热，解决了试验件受热不均的缺陷，使得试验结果更加稳定、准确。

High temperature vibration fatigue test device and high temperature vibration fatigue test method

The present disclosure relates to a high temperature vibration fatigue testing device and a high temperature vibration fatigue testing method, and relates to the field of mechanical engineering. The device comprises a test piece, a force-applying mechanism, a heating mechanism and an exciting mechanism, wherein the test piece is rod-shaped and the two ends are provided with clamping parts. The force-applying mechanism clamps the clamping parts of the two ends of the test piece and provides the end force in the opposite direction far from or near the center of the test piece. The heating mechanism is box-shaped and is set on the test piece. When the test piece is heated to the preset temperature, the exciting mechanism includes an exciter and an exciting rod connected with it. The exciting rod runs through the heating mechanism and contacts the test piece. The exciting force is provided by the exciting rod and transmitted to the test piece. On the one hand, the standard test piece with simple structure is used for testing, and the processing is simple, the cost is low, and the application is wide; on the other hand, the heating mechanism is used to heat the test piece as a whole, which solves the defect of uneven heating of the test piece and makes the test result more stable and accurate.

【技术实现步骤摘要】
高温振动疲劳试验装置及高温振动疲劳试验方法
本公开涉及机械工程领域，具体而言，涉及一种高温振动疲劳试验装置及高温振动疲劳试验方法。
技术介绍
在实际工程中振动疲劳是一种非常普遍的失效模式。如飞机的涡轮叶片经常因高温振动疲劳失效；汽车的电子部件在加速时也会因振动产生疲劳而失效；再如行驶火车的铁轨，行人走动的大桥，都可能因产生振动疲劳或共振现象而失效。因此开展振动疲劳方面的试验研究，研究其失效机理，掌握其破坏规律，对于振动疲劳灾害的预防和减少具有重要意义。目前，在振动疲劳试验方面大多数采用结构件或结构模拟件进行振动疲劳试验，有关于振动疲劳的试验方法和试验装置各有不同。如专利名为整体叶轮叶片振动疲劳试验装置及试验方法(CN103196644A)中采用整体叶轮作为试验件，在常温下进行了振动疲劳试验；名为一种测试飞机油箱振动疲劳性能的试验系统(CN104019950A)的专利中，采用各种材料和类型的飞机油箱作为振动疲劳试样，该试样的尺寸和形状根据具体的飞机油箱进行设计，并在常温下完成了振动疲劳试验；一个名为压路机橡胶减震块动态疲劳试验机(CN102419262A)的专利中采用两只压路机橡胶减震块作为试件，在与实际工作状态相符的试验条件下模拟了压路机橡胶的减震效果。以上所述的振动疲劳试验所采用的试件，如发动机叶片、飞机油箱和压路机橡胶减震块等均是结构件。虽然结构件能够较为准确的反应所研究的某个具体部件在某种特定环境下的力学特征，但是通过结构件试验得到的试验结果并不具有普遍参考性。此外由于结构件的结构一般比较复杂，如加工复杂，导致成本较高，并且除常温振动疲劳外，许多机械设备均是在高温环境下运作的。因此关于高温振动疲劳的研究也在不断展开，如张东明、柳思杰等人关于航空发动机涡轮叶片的振动疲劳试验是在由电感应圈加热至900℃的高温下进行的。但是使用电感应圈进行加热的缺点是试件受热不均，实验结果不是十分可靠。因此，有必要研究一种高温振动疲劳试验装置及高温振动疲劳试验方法，以在高温环境下有效进行试验件的振动疲劳试验。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种高温振动疲劳试验装置及高温振动疲劳试验方法，以在高温环境下有效进行试验件的振动疲劳试验。根据本公开的一个方面，提供一种高温振动疲劳试验装置，包括试验件、施力机构、加热机构以及激振机构：所述试验件为杆状，所述试验件两端设有夹持部；所施力机构分别夹持所述试验件两端的夹持部并提供远离或靠近所述试验件中心的相反方向的端部力；所述加热机构呈箱状，套设于所述试验件上，用于将所述试验件加热至预设温度；所述激振机构包括激振器及与所述激振器相连的激振杆，所述激振杆贯穿所述加热机构并接触所述试验件，所述激振器提供激励力并通过所述激振杆传递至所述试验件。在本公开的一种示例性实施例中，所述施力机构包括两组施力器及与各所述施力器相连的外伸杆，各所述外伸杆的末端设有夹持孔，各所述外伸杆自所述加热机构的相对两侧贯穿并伸入所述加热机构以使各所述夹持孔分别夹持所述试验件两端的夹持部。在本公开的一种示例性实施例中，所述试验件还包括：凸部，位于所述试验件中部，所述凸部在所述试验件的径向方向上呈环状。在本公开的一种示例性实施例中，所述激振杆与所述试验件的接触点靠近所述试验件中部的凸部。在本公开的一种示例性实施例中，所述激振机构按预设频率提供所述激振力，所述预设频率接近使所述试验件发生弯曲共振的频率。在本公开的一种示例性实施例中，所述激振杆还包括：第一冷却环，套设于所述激振杆靠近所述加热机构的外壁上，所述第一冷却环内设有可容纳冷却液体的空腔，在所述第一冷却环的外壁上开有贯穿所述空腔的通孔，所述通孔用于注入或释放冷却液体。在本公开的一种示例性实施例中，各所述外伸杆还包括：第二冷却环，套设于所述外伸杆靠近所述加热机构的外壁上，所述第二冷却环内设有可容纳冷却液体的空腔，在所述第二冷却环的外壁上开有贯穿所述空腔的通孔，所述通孔用于注入或释放冷却液体。在本公开的一种示例性实施例中，所述加热机构包括高温炉，所述高温炉呈圆筒状或长方体状。在本公开的一种示例性实施例中，所述高温振动疲劳试验装置还包括：试验台，所述试验台用于配合固定所述施力机构、所述加热机构以及所述激振机构。根据本公开的一个方面，提供一种高温振动疲劳试验方法，应用如上述任意一项所述的高温振动疲劳试验装置，包括：将试验件两端的夹持部放入施力机构的各外伸杆的夹持孔中夹紧，调整激振机构的激振杆接触所述试验件；开启加热机构将所述试验件加热至预设温度并使试验件始终保持预设温度；启动施力机构以及激振机构，调整所述施力机构提供所述端部力以及调整所述激振机构按预设频率提供所述激振力；实时监测所述试验件一阶固有频率的变化，当监测到所述试验件的一阶固有频率下降某一百分比时，关闭所述加热机构、所述施力机构以及所述激振机构；记录所述试验件受载的循环次数，所述循环次数即为所述试验件的高温振动疲劳寿命由上述技术方案可知，本公开提供一种高温振动疲劳试验装置，其优点和积极效果在于：本公开提供的一种高温振动疲劳试验装置，包括试验件、施力机构、加热机构以及激振机构，其中试验件为杆状且两端设有夹持部，施力机构分别夹持试验件两端的夹持部并提供远离或靠近试验件中心的相反方向的端部力，加热机构呈箱状并套设于试验件上，用于将试验件加热至预设温度，激振机构包括激振器及与其相连的激振杆，激振杆贯穿加热机构并接触试验件，激振器提供激励力并通过激振杆传递至试验件。本公开提供的高温振动疲劳试验装置，一方面使用结构简单的标准试验件进行材料级的振动疲劳试验，避免了加工复杂、成本高昂的缺点，使得该试验装置应用广泛；另外，使用箱状加热机构对试验件整体进行加热，解决了试验件受热不均的缺陷，使得试验结果更加稳定、准确。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示意性示出本公开示例性实施例中高温振动疲劳试验装置的整体结构示意图；图2示意性示出本公开示例性实施例中高温振动疲劳试验装置的局部结构剖面示意图；图3示意性示出本公开示例性实施例中试验件的结构示意图；图4示意性示出本公开示例性实施例中激振机构的剖面示意图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温振动疲劳试验装置，其特征在于，包括试验件、施力机构、加热机构以及激振机构：所述试验件为杆状，所述试验件两端设有夹持部；所施力机构分别夹持所述试验件两端的夹持部并提供远离或靠近所述试验件中心的相反方向的端部力；所述加热机构呈箱状，套设于所述试验件上，用于将所述试验件加热至预设温度；所述激振机构包括激振器及与所述激振器相连的激振杆，所述激振杆贯穿所述加热机构并接触所述试验件，所述激振器提供激励力并通过所述激振杆传递至所述试验件。

【技术特征摘要】
1.一种高温振动疲劳试验装置，其特征在于，包括试验件、施力机构、加热机构以及激振机构：所述试验件为杆状，所述试验件两端设有夹持部；所施力机构分别夹持所述试验件两端的夹持部并提供远离或靠近所述试验件中心的相反方向的端部力；所述加热机构呈箱状，套设于所述试验件上，用于将所述试验件加热至预设温度；所述激振机构包括激振器及与所述激振器相连的激振杆，所述激振杆贯穿所述加热机构并接触所述试验件，所述激振器提供激励力并通过所述激振杆传递至所述试验件。2.根据权利要求1所述的高温振动疲劳试验装置，其特征在于，所述施力机构包括两组施力器及与各所述施力器相连的外伸杆，各所述外伸杆的末端设有夹持孔，各所述外伸杆自所述加热机构的相对两侧贯穿并伸入所述加热机构以使各所述夹持孔分别夹持所述试验件两端的夹持部。3.根据权利要求1或2所述的高温振动疲劳试验装置，其特征在于，所述试验件还包括：凸部，位于所述试验件中部，所述凸部在所述试验件的径向方向上呈环状。4.根据权利要求3所述的高温振动疲劳试验装置，其特征在于，所述激振杆与所述试验件的接触点靠近所述试验件中部的凸部。5.根据权利要求4所述的高温振动疲劳试验装置，其特征在于，所述激振机构按预设频率提供所述激振力，所述预设频率接近使所述试验件发生弯曲共振的频率。6.根据权利要求1所述的高温振动疲劳试验装置，其特征在于，所述激振杆还包括：第一冷却环，套设于所述激振杆靠近所述加热机构的外壁上，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，岳珠峰，焦江昆，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61