專利名稱：復(fù)雜載荷下的反復(fù)彎曲試驗(yàn)設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)雜載荷下的反復(fù)彎曲試驗(yàn)設(shè)備及方 法，通過(guò)帶狀試樣在復(fù)雜載荷下的反復(fù)彎曲試驗(yàn)，進(jìn)行材料在復(fù)雜載荷下反復(fù)彎曲性 能的測(cè)試。
背景技術(shù)：
反復(fù)彎曲試驗(yàn)是評(píng)價(jià)薄板或者薄帶反復(fù)彎曲條件下塑性變形能力的一種重要方法。
如圖1所示，傳統(tǒng)的反復(fù)彎曲試驗(yàn)多是采用將試樣61的一端固定，其余部分穿入 搖臂83上的突起82中，其中搖臂83固定在工作臺(tái)上并可繞固定軸旋轉(zhuǎn)，試驗(yàn)過(guò)程中 轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂83使試樣61繞規(guī)定半徑的支座81彎曲，再沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)搖臂83的反復(fù) 彎曲試驗(yàn)方法，該方法可測(cè)定材料反復(fù)彎曲過(guò)程中的塑性變形能力。
上述方法的不足在于其僅能測(cè)試材料在自由狀態(tài)下的彎曲性能。工程中材料常常 是在復(fù)雜載荷情況下進(jìn)行的反復(fù)彎曲，如在恒定或者周期載荷形式下進(jìn)行的反復(fù)彎曲。 而在載荷作用下，材料的反復(fù)彎曲性能會(huì)發(fā)生很大的變化。
為測(cè)試材料在載荷情況下的雙向彎曲性能，近來(lái)一些方法試圖在試樣兩端進(jìn)行加 載，例如申請(qǐng)?zhí)枮?00720074944.9的實(shí)用新型專利描述了一種帶鋼彎曲試驗(yàn)裝置，其 通過(guò)重力和彈簧力的共同作用，實(shí)現(xiàn)載荷下帶鋼的反復(fù)彎曲試驗(yàn)。
上述方法的不足在于當(dāng)鋼帶在活動(dòng)輥的作用下發(fā)生彎曲時(shí)，由于受到張力作用彈 簧的長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生變化，彎曲過(guò)程中加載載荷的變化受到彈簧胡克定律的限制，即加載 方式單一且彎曲加載與拉伸加載相互干擾。其次，上述方法通過(guò)兩對(duì)固定輥夾持鋼帶， 在雙向彎曲試驗(yàn)過(guò)程中，夾持部分同時(shí)也在發(fā)生彎折，材料的破壞有可能發(fā)生在夾持 部分，而造成試驗(yàn)結(jié)果失效。
此外，現(xiàn)有彎曲試驗(yàn)設(shè)備中都配套有不同曲率半徑的彎曲模(例如傳統(tǒng)方法中的 支座81或申請(qǐng)?zhí)枮?00720074944.9實(shí)用新型專利中不同直徑的活動(dòng)輥3)。為測(cè)定不 同彎曲半徑下的性能，必須根據(jù)需要更換彎曲模。成套的彎曲模會(huì)增加設(shè)備成本，同 時(shí)試驗(yàn)中換模會(huì)增加試驗(yàn)時(shí)間和復(fù)雜性。 -

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)雜載荷下的反復(fù)彎曲試驗(yàn)設(shè)備及方法，克服上述不 足，使得反復(fù)彎曲試驗(yàn)?zāi)軌蚰M材料在工程實(shí)際情況下進(jìn)行反復(fù)彎曲的狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)了 l)拉伸載荷和彎曲載荷可以獨(dú)立可控的進(jìn)行加載；2)拉伸載荷不受彎曲過(guò)程影響；3) 材料的破壞發(fā)生在目標(biāo)區(qū)域；4)開(kāi)發(fā)能滿足不同試驗(yàn)需求的彎曲模，節(jié)省成本和試驗(yàn) 時(shí)間并簡(jiǎn)化試驗(yàn)。
本發(fā)明的設(shè)備包括支撐系統(tǒng)，作為系統(tǒng)框架；拉伸加載系統(tǒng)，具有兩個(gè)夾緊裝 置，通過(guò)將試樣的兩端分別固定到所述夾緊裝置而對(duì)試樣進(jìn)行拉伸加載；彎曲加載系 統(tǒng)，具有彎曲輥，試樣通過(guò)彎曲輥形成的"S"形彎曲通道，以實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣進(jìn)行彎曲加載且不改變施加到試樣兩端的拉伸載荷；調(diào)整系統(tǒng)，用來(lái)調(diào)整彎曲輥之間的距離；和 控制系統(tǒng)，拉伸加載系統(tǒng)和彎曲加載系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)連接并被其控制，以使得拉 伸加載和彎曲加載過(guò)程獨(dú)立可控，其中，彎曲加載系統(tǒng)對(duì)固定于拉伸加載系統(tǒng)的試樣 的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行反復(fù)彎曲，以使得拉伸和彎曲同時(shí)加載且斷裂破壞發(fā)生在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。
優(yōu)選地，彎曲加載系統(tǒng)還包括彎曲工作臺(tái)、彎曲工作臺(tái)絲杠、連接裝置和滑槽， 工作臺(tái)沿絲杠運(yùn)動(dòng)，以使得試樣沿"S"形通道移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)反復(fù)彎曲。
優(yōu)選地，夾緊裝置中的至少一個(gè)在控制系統(tǒng)作用下施加拉伸載荷。
優(yōu)選地，調(diào)整系統(tǒng)包括調(diào)整桿、調(diào)整裝置和固定裝置，通過(guò)調(diào)整裝置改變?cè)诨?內(nèi)且與連接裝置相連的彎曲輥之間的距離，使得試樣不在夾緊裝置處發(fā)生彎折，而僅 在經(jīng)過(guò)彎曲輥時(shí)發(fā)生彎曲。
優(yōu)選地，所述設(shè)備具有至少兩個(gè)彎曲輥。
優(yōu)選地，支撐系統(tǒng)包括橫梁和立柱，該立柱作為彎曲工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置。 優(yōu)選地，控制系統(tǒng)包括彎曲電機(jī)傳動(dòng)裝置、彎曲電機(jī)、拉伸執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器。 優(yōu)選地，彎曲輥具有圓形橫截面。
優(yōu)選地，彎曲輥具有凸輪狀截面，凸輪狀截面被設(shè)計(jì)有多種曲率半徑的圓弧，其 角度可調(diào)，以使得試樣在不同彎曲半徑下發(fā)生反復(fù)彎曲，凸輪狀彎曲輥角度通過(guò)鎖緊 裝置定位確定。
本發(fā)明的另一目的是提供一種通過(guò)上述彎曲設(shè)備來(lái)進(jìn)行模擬材料在復(fù)雜載荷下發(fā) 生反復(fù)彎曲的試驗(yàn)方法，其包括以下步驟
(1) 試樣制備將被測(cè)材料加工成帶狀試樣，試樣制備過(guò)程需確保被測(cè)試部分位 于試樣的目標(biāo)區(qū)域，即試樣的中部；
(2) 選取彎曲輥半徑根據(jù)試驗(yàn)需要，確定合適的彎曲半徑，選取相應(yīng)的彎曲輥， 其中所選取的彎曲輥半徑可以是相同的，也可以是不同的；
(3) 彎曲輥定位將第一彎曲輥、第二彎曲輥安裝在彎曲工作臺(tái)的滑槽中，通過(guò) 連接裝置和調(diào)整裝置調(diào)整兩個(gè)彎曲輥之間的距離，使得試樣兩端位于鄰近夾緊裝置的 軸線上；
(4) 穿帶將帶狀試樣穿過(guò)彎曲輥使其形成"S"形，并將試樣兩端與夾緊裝置
相聯(lián)；
(5) 設(shè)定程序以彎曲工作臺(tái)在上、下極限位置的一次往復(fù)為周期，將帶狀試樣 的所期望的受力狀態(tài)輸入控制器，并設(shè)定程序結(jié)束狀態(tài)，如指定循環(huán)次數(shù)或直至折斷 記錄次數(shù)等；
(6) 對(duì)試樣進(jìn)行反復(fù)彎曲執(zhí)行程序，在復(fù)雜載荷情況下完成帶狀試樣的反復(fù)彎 曲，直至結(jié)束。
優(yōu)選地，該方法中所涉及到的試樣是均勻的單一材質(zhì)。 優(yōu)選地，該方法中所涉及到的試樣是帶有焊縫和涂層的材料。 優(yōu)選地，該方法用于薄板在負(fù)載載荷下的雙向彎曲性能測(cè)試。


圖1為傳統(tǒng)反復(fù)彎曲方法的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的反復(fù)彎曲試驗(yàn)設(shè)備的示意圖。 圖3為圖2的反復(fù)彎曲試驗(yàn)設(shè)備中的彎曲工作臺(tái)32到達(dá)上極限位置時(shí)整個(gè)系統(tǒng)部 件相對(duì)位置示意圖。
圖4為圖2的反復(fù)彎曲試驗(yàn)設(shè)備中的彎曲工作臺(tái)32到達(dá)下極限位置時(shí)整個(gè)系統(tǒng)部
件相對(duì)位置示意圖。
圖5為試樣61在整個(gè)長(zhǎng)度上經(jīng)受的不同受力狀態(tài)區(qū)間示意圖。
圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例中第一彎曲輥36、第二彎曲輥37結(jié)構(gòu)和位置示意圖，第
二實(shí)施例中的彎曲輥36、 37具有凸輪狀截面。
具體實(shí)施例方式
以下說(shuō)明中用到的術(shù)語(yǔ)"水平"、"豎直"、"上下"等都只是為了示例性地描述本 發(fā)明的實(shí)施方式，而不意圖限定本發(fā)明的具體方位。
下面結(jié)合附圖2進(jìn)行進(jìn)一步描述
復(fù)雜載荷下的反復(fù)彎曲試驗(yàn)設(shè)備，包括支撐系統(tǒng)l、拉伸加載系統(tǒng)2、彎曲加載系 統(tǒng)3、調(diào)整系統(tǒng)4和控制系統(tǒng)5。
支撐系統(tǒng)1包括橫梁11和立柱12。其中，橫梁11由剛性材料制成，在本實(shí)施例 中被水平地安置，在受力情況下不發(fā)生彎曲變形。立柱12由剛性材料制成，在本實(shí)施 例中沿豎直方向安置，支撐著橫梁ll;同時(shí)，立柱12可作為彎曲工作臺(tái)32的導(dǎo)向裝 置，其表面被加工成摩擦系數(shù)低的光滑表面，彎曲工作臺(tái)32可以沿著立柱上下自由滑 動(dòng)。
拉伸加載系統(tǒng)2包括第一夾緊裝置21、第二夾緊裝置22和拉伸工作臺(tái)23。在本 實(shí)施例中，拉伸加載系統(tǒng)2具有兩個(gè)夾緊裝置21和22，分別用于夾持帶狀試樣61的 兩端。其中，第一夾持裝置21固定在橫梁11上，第二夾持裝置固定在拉伸工作臺(tái)23 上，且兩者在水平方向偏移一距離L。在本實(shí)施例中，拉伸工作臺(tái)23水平地放置。
彎曲加載系統(tǒng)3包括第一彎曲輥36、第二彎曲輥37、彎曲工作臺(tái)32、彎曲工作臺(tái) 絲杠33、連接裝置34和滑槽35。彎曲輥36、 37置于彎曲工作臺(tái)32的滑槽35中，并 通過(guò)諸如軸承這樣的連接機(jī)構(gòu)與連接裝置34相聯(lián)。彎曲工作臺(tái)32與彎曲工作臺(tái)絲杠 33相聯(lián)，隨著彎曲工作臺(tái)絲杠33旋轉(zhuǎn)，彎曲工作臺(tái)32在立柱12的導(dǎo)向作用下，沿著 豎直方向運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，彎曲輥36、 37的數(shù)量至少為兩個(gè)，以使得在彎曲輥36、 37之間形成至少一個(gè)"S"形彎曲通道。彎曲加載期間，兩端夾持在夾緊裝置21、 22 上的帶狀試樣61經(jīng)由轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲輥36、 37形成"S"形彎曲。在本實(shí)施例中，當(dāng)彎曲工 作臺(tái)32往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使得試樣61上的一段區(qū)間經(jīng)歷兩個(gè)彎曲輥的彎曲，即通過(guò)彎曲 工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使得試樣61在"S"形通道中運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)反復(fù)彎曲。其中，試樣61 發(fā)生雙向彎曲的區(qū)域被稱為目標(biāo)區(qū)域。需要指出的是，為滿足不同彎曲半徑下反復(fù)彎 曲的需要，通常設(shè)備要提供一系列具有不同半徑的彎曲輥。選擇相同半徑的第一彎曲 輥36和第二彎曲輥37成套使用，可實(shí)現(xiàn)相同半徑下對(duì)稱的反復(fù)彎曲；選擇不同半徑 第一彎曲輥36和第二彎曲輥37成套實(shí)用，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)彎曲方向彎曲半徑不同的雙向 彎曲，以滿足特殊的現(xiàn)場(chǎng)彎曲情況，如用于軋鋼生產(chǎn)線的彎曲情況模擬。
調(diào)整系統(tǒng)4包括調(diào)整桿41、調(diào)整裝置42和固定裝置43。調(diào)整系統(tǒng)的作用是通過(guò)調(diào)整彎曲輥36、 37之間的距離，使得試樣61從第一夾緊裝置21和第二夾緊裝置22 伸出的部分位于試樣相鄰端部被夾持部分的延長(zhǎng)線上，試樣61被夾持部位在加載期間 不發(fā)生彎折，確保試樣的破壞發(fā)生在反復(fù)彎曲的目標(biāo)區(qū)域。在本實(shí)施例中，為實(shí)現(xiàn)上 述調(diào)整目的，連接至彎曲工作臺(tái)32上的固定裝置43具有內(nèi)螺紋；調(diào)整桿具有外螺紋， 其外螺紋與固定裝置43的內(nèi)螺紋相配合；與彎曲輥36、 37相連的連接裝置34被設(shè)計(jì) 為中空結(jié)構(gòu)，并且其內(nèi)徑大于調(diào)整桿螺紋半徑，以使得調(diào)整桿可以穿過(guò)連接裝置；調(diào) 整裝置42為具有內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，可與調(diào)整桿的外螺紋相配合。調(diào)整時(shí)，先用固定裝置43 將調(diào)整桿42固定，然后再通過(guò)調(diào)整裝置42將各彎曲輥36、 37鎖緊。在本實(shí)施例中， 定義第一彎曲輥半徑為R1，第二彎曲輥半徑為R2，兩彎曲輥軸心之間的距離為L(zhǎng)1， 為滿足上述要求，需確保R1+L1+R2:L,且試樣61從加緊裝置21伸出的部分位于試 樣相鄰端部被夾持部分的延長(zhǎng)線上(如圖2所示)。
控制系統(tǒng)5包括彎曲電機(jī)傳動(dòng)裝置51、彎曲電機(jī)52、拉伸執(zhí)行機(jī)構(gòu)53和控制器 54。拉伸執(zhí)行機(jī)構(gòu)53與拉伸工作臺(tái)23相聯(lián)，在本實(shí)施例中拉伸執(zhí)行機(jī)構(gòu)53為液壓機(jī) 構(gòu)。隨著拉伸執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，拉伸工作臺(tái)可上下移動(dòng)。彎曲電機(jī)52通過(guò)彎曲電機(jī)傳 動(dòng)裝置51與彎曲工作臺(tái)絲杠33相聯(lián)。彎曲電機(jī)52與拉伸執(zhí)行機(jī)構(gòu)53均與控制器54 相聯(lián)。控制系統(tǒng)中的傳動(dòng)裝置51可以是鏈條、齒輪、皮帶等傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)，但需要說(shuō)明的 是為保證加載精度，傳動(dòng)裝置51需要與電機(jī)軸、絲杠等同步運(yùn)動(dòng)，具有避免打滑的特 性?？刂破?4的作用是控制彎曲電機(jī)52的速度和拉伸執(zhí)行機(jī)構(gòu)53的張力。通過(guò)控制 拉伸執(zhí)行機(jī)構(gòu)53，使得夾持在兩個(gè)夾緊裝置21和22之間且穿過(guò)彎曲輥36、 37的帶狀 試樣61受到不同形式的張力的作用，如恒定載荷、周期T1載荷等。通過(guò)控制彎曲電 機(jī)54，可以使得彎曲工作臺(tái)32上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使得經(jīng)過(guò)兩個(gè)彎曲輥36、 37的試 樣61受到反復(fù)彎曲作用。通過(guò)調(diào)整彎曲電機(jī)52，可改變彎曲的周期T2。當(dāng)控制系統(tǒng) 5保持拉伸力恒定，可實(shí)現(xiàn)恒定載荷下的反復(fù)彎曲試驗(yàn)；當(dāng)控制系統(tǒng)5控制拉伸載荷大 小、周期T1和彎曲周期T2，并配合使用不同半徑的彎曲輥36、 37，可實(shí)現(xiàn)上述各種 復(fù)雜載荷下的反復(fù)彎曲試驗(yàn)。控制系統(tǒng)5通過(guò)拉伸工作臺(tái)23和夾緊裝置21、 22將張 力加載至試樣61;同時(shí)，控制系統(tǒng)5通過(guò)彎曲工作臺(tái)絲杠33、彎曲工作臺(tái)32將彎曲 作用至試樣61。
圖3和圖4分別示出了彎曲工作臺(tái)32達(dá)到上極限位置和下極限位置時(shí)整個(gè)設(shè)備的 部件所處的位置。
根據(jù)試樣61在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中經(jīng)歷的不同彎曲形式，將試樣61的受力狀態(tài)進(jìn)行 分類。如圖5所示，根據(jù)受力狀態(tài)的不同，由上至下將第一夾緊裝置21和第二夾緊裝 置22之間的試樣61分為71-75五個(gè)區(qū)間。彎曲工作臺(tái)32在上、下極限位置之間的一 個(gè)往返工作循環(huán)周期內(nèi)，區(qū)間71和75未產(chǎn)生任何彎曲，為純拉伸區(qū)；區(qū)間72和74 內(nèi)的各點(diǎn)發(fā)生了兩次彎曲，且彎曲方向相同，即發(fā)生了單向彎曲；區(qū)間73內(nèi)的各點(diǎn)發(fā) 生了四次彎曲，且每個(gè)單程(半個(gè)周期)中的彎曲方向相反，即發(fā)生了反復(fù)彎曲?？?察帶狀試樣61在71-75中各段的力學(xué)行為，由于73區(qū)域內(nèi)鋼帶的彎曲次數(shù)多，且彎 曲形式為雙向彎曲，因此為材料最容易被破壞的環(huán)節(jié)，也是本設(shè)備及方法所考證的目 標(biāo)區(qū)域。本發(fā)明所述設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶狀試樣、涂層試樣及帶有焊縫的帶狀試樣在復(fù)雜載 荷下的反復(fù)彎曲性能進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)帶有焊縫的試樣進(jìn)行測(cè)試時(shí)，有利地，需要將焊縫 置于有效檢測(cè)區(qū)間73內(nèi)。
需要說(shuō)明的是，本發(fā)明所述實(shí)施例中的彎曲輥36、 37數(shù)量為兩個(gè)，實(shí)際使用過(guò)程 中根據(jù)彎曲形式所需的彎曲輥數(shù)量可多于兩個(gè)。
本發(fā)明第二實(shí)施例中，彎曲輥36、 37被設(shè)計(jì)為截面為凸輪狀的彎曲輥，其它部分 與第一實(shí)施例相似。為簡(jiǎn)化說(shuō)明，第二實(shí)施例中僅給出第一彎曲輥36、第二彎曲輥37 結(jié)構(gòu)和位置示意圖(圖6)，其余部分省略。同樣地，為簡(jiǎn)化說(shuō)明，圖6中所示本實(shí)施 例的凸輪狀彎曲輥上具有兩段曲率半徑不同的圓弧，分別為rl和r2，彎曲輥36和37 設(shè)計(jì)有圍繞彎曲輥軸中心分布的多個(gè)定位孔93,改變彎曲輥凸輪的角度并用如銷釘?shù)?鎖緊裝置95插入定位孔93中固定，可選擇不同的彎曲半徑。如需要選擇不同彎曲半 徑時(shí)，僅需要改變第一彎曲輥36、第二彎曲輥37的角度并用鎖緊裝置95定位即可。 根據(jù)實(shí)際需要，彎曲輥36、 37凸輪的半徑可以設(shè)計(jì)為更多個(gè)，通過(guò)這種方式可以代替 第一實(shí)施例中的一系列不同半徑的彎曲輥36、 37，從而節(jié)約配件成本和換輥時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明所述設(shè)備，提出使帶狀試樣61在第一彎曲輥36、第二彎曲輥37形成 的"S"形通道中運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制試樣拉伸及彎曲載荷，實(shí)現(xiàn)試樣在復(fù)雜載荷方式下反 復(fù)彎曲的試驗(yàn)方法。
本發(fā)明所描述的復(fù)雜載荷下反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法的步驟為
(1) 試樣制備將被測(cè)材料加工成帶狀試樣61,試樣制備過(guò)程需確保被測(cè)試部分 位于試樣61的目標(biāo)區(qū)域73，即試樣的中部；
(2) 選取彎曲輥半徑根據(jù)試驗(yàn)需要，確定合適的彎曲半徑，選取相應(yīng)的第一彎 曲輥36、第二彎曲輥37，其中所選取的第一彎曲輥36、第二彎曲輥37半徑可以是相 同的，也可以是不同的；
(3) 彎曲輥定位將第一彎曲輥36、第二彎曲輥37安裝在彎曲工作臺(tái)32的滑槽 35中，通過(guò)連接裝置34和調(diào)整裝置42調(diào)整兩個(gè)彎曲輥之間的距離，使得試樣61的兩 端位于鄰近夾緊裝置2K 22的軸線上；
(5) 設(shè)定程序以彎曲工作臺(tái)在上、下極限位置的一次往復(fù)為周期，將帶狀試樣 61的所期望的受力狀態(tài)輸入控制器54,并設(shè)定程序結(jié)束狀態(tài)，如指定循環(huán)次數(shù)或直至 折斷記錄次數(shù)等；
(6) 對(duì)試樣進(jìn)行反復(fù)彎曲執(zhí)行程序，在復(fù)雜載荷情況下完成帶狀試樣61的反
復(fù)彎曲，直至結(jié)束。
優(yōu)選地，該方法中所涉及到的試樣61是均勻的單一材質(zhì)。 優(yōu)選地，該方法中所涉及到的試樣61是帶有焊縫和涂層的材料。 優(yōu)選地，該方法用于薄板在負(fù)載載荷下的雙向彎曲性能測(cè)試。 盡管已通過(guò)示例描述了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，以上本 實(shí)施例僅出于闡釋本發(fā)明的目的而并非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不偏離 由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下做出各種修改、改變和替換。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)雜載荷下的反復(fù)彎曲試驗(yàn)設(shè)備，包括支撐系統(tǒng)(1)、拉伸加載系統(tǒng)(2)、彎曲加載系統(tǒng)(3)、調(diào)整系統(tǒng)(4)和控制系統(tǒng)(5)；其特征在于，支撐系統(tǒng)(1)，作為系統(tǒng)框架；拉伸加載系統(tǒng)(2)，具有兩個(gè)夾緊裝置(21、22)，通過(guò)將試樣(61)的兩端分別固定到所述夾緊裝置(21、22)而對(duì)試樣進(jìn)行拉伸加載；彎曲加載系統(tǒng)(3)，至少具有2根彎曲輥(36、37)，試樣(61)通過(guò)第一彎曲輥(36)和第二彎曲輥(37)形成的“S”形彎曲通道，以實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣進(jìn)行彎曲加載且不改變施加到試樣兩端的拉伸載荷；調(diào)整系統(tǒng)(4)，用來(lái)調(diào)整第一彎曲輥(36)和第二彎曲輥(37)之間的距離；和控制系統(tǒng)(5)，拉伸加載系統(tǒng)(2)和彎曲加載系統(tǒng)(3)分別與控制系統(tǒng)(5)連接并被其控制，以使得拉伸加載和彎曲加載過(guò)程獨(dú)立可控，彎曲加載系統(tǒng)(3)對(duì)固定于拉伸加載系統(tǒng)(2)的試樣(61)的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行反復(fù)彎曲，以使得拉伸和彎曲同時(shí)加載且斷裂破壞發(fā)生在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。
2、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述的彎曲加載系統(tǒng)(3)還包括彎 曲工作臺(tái)(32)、彎曲工作臺(tái)絲杠(33)、連接裝置(34)和滑槽(35)，工作臺(tái)沿絲杠 運(yùn)動(dòng)，以使得試樣(61)沿"S"形通道移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)反復(fù)彎曲。
3、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述的夾緊裝置(21、 22)中的至少 一個(gè)在控制系統(tǒng)(5)作用下施加拉伸載荷。
4、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述的調(diào)整系統(tǒng)(4)包括調(diào)整桿(41 )、 調(diào)整裝置(42)和固定裝置(43)，通過(guò)調(diào)整裝置(42)改變?cè)诨?35)內(nèi)且與連接 裝置(34)相連的第一彎曲輥(36)和第二彎曲輥(37)之間的距離，使得試樣(61) 不在夾緊裝置(21、 22)處發(fā)生彎折，而僅在經(jīng)過(guò)彎曲輥(36、 37)時(shí)發(fā)生彎曲。
5、 如權(quán)利要求l或4所述的設(shè)備，其特征在于，所述彎曲輥(36、 37)具有圓形 橫截面。
6、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述的支撐系統(tǒng)(1)包括橫梁(11) 和立柱(12)，該立柱作為彎曲工作臺(tái)(32)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置。
7、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)(5)包括彎曲電機(jī) 傳動(dòng)裝置(51)、彎曲電機(jī)(52)、拉伸執(zhí)行機(jī)構(gòu)(53)、控制器(54)。
8、 如權(quán)利要求1或4所述的設(shè)備，其特征在于，彎曲輥(36、 37)具有凸輪狀截 面，凸輪狀截面被設(shè)計(jì)為具有多種曲率半徑的圓弧，其角度可調(diào)，以使得試樣(61) 在不同彎曲半徑下發(fā)生反復(fù)彎曲，凸輪狀彎曲輥(36、 37)角度通過(guò)鎖緊裝置(95)定位確定。
9、 一種采用權(quán)利要求l所述的設(shè)備進(jìn)行復(fù)雜載荷下的反復(fù)彎曲試驗(yàn)的方法，其特 征在于，包括以下步驟-(1) 試樣制備將被測(cè)材料加工成帶狀試樣(61),試樣制備過(guò)程需確保被測(cè)試 部分位于試樣(61)的目標(biāo)區(qū)域(73),即試樣的中部；(2) 選取彎曲輥(36、 37)半徑根據(jù)試驗(yàn)需要，確定合適的彎曲半徑，選取相 應(yīng)的彎曲輥，其中所選取的彎曲輥半徑可是相同的，或者是不同的；(3) 彎曲輥(36、 37)定位將第一彎曲輥(36)、第二彎曲輥(37)安裝在彎 曲工作臺(tái)(32)的滑槽(35)中，通過(guò)連接裝置(34)和調(diào)整裝置(42)調(diào)整兩個(gè)彎 曲輥之間的距離，使得試樣(61)位于相鄰?qiáng)A緊裝置(21、 22)的軸線上；(5) 設(shè)定程序以彎曲工作臺(tái)在上、下極限位置的一次往復(fù)為周期，將帶狀試樣 (61)的所期望的受力狀態(tài)輸入控制器(54)，并設(shè)定程序結(jié)束狀態(tài)，指定循環(huán)次數(shù)或直至折斷記錄次數(shù)；(6) 對(duì)試樣進(jìn)行反復(fù)彎曲執(zhí)行程序，在復(fù)雜載荷情況下完成帶狀試樣(61)的 反復(fù)彎曲，直至結(jié)束。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述的試樣(61)是均勻的單一材質(zhì)。
11、 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述的試樣(61)是帶有焊縫和涂 層的材料。
12、 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法用于薄板在負(fù)載載荷下的雙 向彎曲性能測(cè)試。
全文摘要
一種復(fù)雜載荷下的反復(fù)彎曲試驗(yàn)設(shè)備及方法，屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該設(shè)備包括支撐系統(tǒng)，作為系統(tǒng)框架；拉伸加載系統(tǒng)，具有兩個(gè)夾緊裝置，通過(guò)將試樣兩端固定到所述夾緊裝置而對(duì)試樣進(jìn)行拉伸加載；彎曲加載系統(tǒng)，具有彎曲輥，試樣通過(guò)彎曲輥形成的S形彎曲通道，以實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣進(jìn)行彎曲加載且不改變施加到試樣兩端的拉伸載荷；調(diào)整系統(tǒng)，用來(lái)調(diào)整彎曲輥之間距離；和控制系統(tǒng)，拉伸加載系統(tǒng)和彎曲加載系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)連接并被其控制，以使得拉伸加載和彎曲加載獨(dú)立可控，彎曲加載系統(tǒng)對(duì)固定于拉伸加載系統(tǒng)的試樣目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行反復(fù)彎曲，以使得拉伸和彎曲過(guò)程同時(shí)加載且斷裂破壞在目標(biāo)區(qū)域。本發(fā)明還介紹了通過(guò)該設(shè)備進(jìn)行復(fù)雜載荷下反復(fù)彎曲的試驗(yàn)方法。
文檔編號(hào)G01N3/32GK101561380SQ20091008450
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者劉興全, 張永強(qiáng), 軍 章 申請(qǐng)人:首鋼總公司