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专利号: 202211619443X
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-07-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高温高速旋转弯曲疲劳应力在线测试平台,其特征在于:包括支撑座(13),支撑座(13)上可转动安装有空心轴(21),空心轴(21)通过驱动装置驱动高速转动;所述空心轴(21)一端固定有试样(8),试样(8)上安装有高温自补偿应变片(4),高温自补偿应变片(4)的高温屏蔽信号引线(5)穿过空心轴(21)并与套管组合电极(19)的电极对应连接;套管组合电极(19)固定在空心轴(21)的另一端;

所述套管组合电极(19)的每组电极对应穿过一组液态金属导电装置(18),液态金属导电装置(18)与动态信号采集仪(14)、计算机(15)依次电连接;

所述试样(8)外固定有加热装置,加热装置对试样(8)按设定温度加热。

2.根据权利要求1所述的一种高温高速旋转弯曲疲劳应力在线测试平台,其特征在于:所述套管组合电极(19)包括套管正极(191)、套管负极(192),套管正极(191)、套管负极(192)之间相互套接后由绝缘胶固定保持相互之间绝缘。

3.根据权利要求2所述的一种高温高速旋转弯曲疲劳应力在线测试平台,其特征在于:所述套管组合电极(19)的两个电极从外向内逐级变长且左右均逐级伸出。

4.根据权利要求3所述的一种高温高速旋转弯曲疲劳应力在线测试平台,其特征在于:所述液态金属导电装置(18)包括液金装置外壁(181),液金装置外壁(151)与液态装置封头(186)连接构成密封容器,密封容器左右安装有供套管组合电极(19)密封穿过的高速防水轴承(182),密封容器内设有液态金属(184),密封容器一侧设有导电柱正极(183)、导电柱负极(185)。

5.根据权利要求4所述的一种高温高速旋转弯曲疲劳应力在线测试平台,其特征在于:所述液态金属(184)在常温下为液态的镓铟基合金。

6.根据权利要求5所述的一种高温高速旋转弯曲疲劳应力在线测试平台,其特征在于:所述试样(8)通过弹簧夹头(6)与空心轴(21)一端连接;装有过渡绝缘套(201)的套管组合电极(19)通过C形转接夹(20)固定在弹簧夹头(6)上,弹簧夹头(6)与空心轴(21)另一端弹簧夹头(6)连接;所述弹簧夹头(6)上设有过线孔(61)。

7.根据权利要求6所述的一种高温高速旋转弯曲疲劳应力在线测试平台,其特征在于:所述驱动装置包括安装在空心轴(21)上的传动轮(22),对应的高速电机(1)输出端连接有被动轮,传动轮(22)、被动轮之间饶有皮带(23);所述传动轮(22)处安装有计数器(12),计数器(12)对疲劳循环次数记录。

8.根据权利要求7所述的一种高温高速旋转弯曲疲劳应力在线测试平台,其特征在于:所述加热装置包括感应线圈(3),感应线圈(3)通过通水导管(31)与加热控制器(10)连接,加热控制器(10)与红外温度传感器(9)电连接,红外温度传感器(9)与试样(8)正对;所述感应线圈(3)与通水导管(31)材质为铜合金、铝合金、不锈钢、镍合金或钛合金,确保导电的同时内部冷却水对感应线圈(3)进行冷却。

9.根据权利要求8所述的一种高温高速旋转弯曲疲劳应力在线测试平台,其特征在于:试样(8)的高温高速旋转疲劳交变应力通过高温自补偿应变片(4)实时采集,采集信号经高温屏蔽信号引线(5)同轴输出后与套管组合电极(19)相连,套管组合电极(19)由弹簧夹头(6)固定在空心轴(21)上并与试样(8)同步旋转,套管组合电极(19)与试样(8)相互分离不产生任何附加力,套管组合电极(19)的两个电极分别穿过并浸没在两个独立的液态金属导电装置(18)中,高速旋转时经液态金属与信号导线把信号传输给动态信号采集仪(14),通过数据线由计算机(15)实时记录采集数据。

10.根据权利要求9所述的一种高温高速旋转弯曲疲劳应力在线测试平台测量方法,包括以下步骤:步骤1)、把贴好高温自补偿应变片(4)的试样(8)一端用弹簧夹头(6)固定于空心轴(21)上;固定前先把高温自补偿应变片(4)的高温屏蔽信号引线(5)穿过弹簧夹头(6)、空心轴(21),再把引线正极(51)、引线负极(52)与套管组合电极(19)的套管正极(191)、套管负极(192)对应连接;

步骤2)、把感应线圈(3)套入试样(8),并把红外温度传感器(9)的探头对准试样(8)中部;

步骤3)、步骤三:把挂载接头(2)固定在试样(8)另一端,依据疲劳载荷挂上砝码盘(7);

步骤4)、把装有过渡绝缘套(201)的套管组合电极(19)穿进C形转接夹(20),再用弹簧夹头(6)把C形转接夹(20)与套管组合电极(19)一起固定在空心轴(21)一端;

步骤5)、把套管组合电极(19)伸出的两个套管正极(191)、套管负极(192)分别穿过两个相互独立的液态金属导电装置(18)后,再向导电装置内注入液态金属(184),使其浸没穿过的套管正极(191)、套管负极(192);

步骤6)、用信号导线负极(17)、信号导线正极(171)连接导电柱负极(185)和导电柱正极(183),再连接动态信号采集仪(14),并用数据线(16)连接计算机(15)和动态信号采集仪(14),打开应力采集控制软件,调节应变仪参数使电桥平衡清零,准备采集疲劳交变应力数据;

步骤7)、启动加热控制器(10),设定加热温度后对试样进行加热,加热温度由红外温度传感器(9)实时采集并反馈给加热控制器(10)形成闭环控制;

步骤8)、启动高速电机(1),皮带(23)驱动传动轮(22)和空心轴(21)旋转,计数器(12)记录疲劳循环次数;

步骤9)、试样断裂后,停止高速电机(1),读取控制盒(11)记录疲劳寿命次数;

步骤10)、停止应力采集控制软件,存储疲劳断裂全寿命应力变化曲线;

步骤11)、重复上面的步骤,完成S‑N曲线和实时应力变化曲线。