本發(fā)明涉及測試金屬的可靠性試驗技術領域，具體涉及一種測試金屬試塊振動與疲勞耦合的可靠性試驗工作臺與系統(tǒng)。

背景技術：

在大多數(shù)情況下，由金屬構成的運動工作機構在工作中，不可避免會產生各種振動并傳遞作用到各個零部件上。同時，在長時間工作之后薄弱部位也會產生疲勞裂紋。疲勞裂紋會對整個機構的動態(tài)性能產生影響(剛度、阻尼、固有頻率等)，改變了的動態(tài)性能又會反過來對動態(tài)條件下的應力狀態(tài)產生影響，這種應力狀態(tài)的改變又會反作用于疲勞裂紋，控制疲勞裂紋的擴展，并最終使得工作機構失去效能。因此，研究振動和疲勞對于金屬構件的耦合作用，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提供一種測試金屬試塊振動與疲勞耦合的可靠性試驗工作臺與系統(tǒng)，用于研究振動和疲勞對于金屬構件的耦合作用。

考慮到現(xiàn)有技術的上述問題，根據(jù)本發(fā)明公開的一個方面，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種用于測試金屬試塊可靠性試驗系統(tǒng)的試驗工作臺，包括止轉螺釘、基座、固定手柄、定位塊和支撐基塊，所述基座兩端分別設置一肩部，兩所述肩部內側各設置一導向孔，所述支撐基塊為兩個，兩個所述支撐基塊一端分別插入兩所述肩部的導向孔內，所述定位塊設置于兩所述肩部之間的基座上，所述定位塊上設置卡槽，所述定位塊的卡槽上用于安裝金屬試件，所述金屬試件兩端設置卡口與所述支撐基塊配合，所述金屬試件上設置砝碼，所述砝碼上設置加速度計，所述固定手柄位于所述肩部外側且通過螺紋與所述肩部連接，所述固定手柄一端通過螺紋從外側旋入所述肩部后與所述支撐基塊接觸，所述肩部上設置止轉螺釘孔，所述止轉螺釘插入所述止轉螺釘孔后與所述支撐基塊配合，所述止轉螺釘與所述支撐基塊配合后用于防止所述支撐基塊旋轉。

為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步的技術方案是：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，所述砝碼與所述金屬試件之間通過螺紋連接。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述定位塊的材質為自潤滑材料。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述定位塊的材質為聚四氟乙烯。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述支撐基塊由第一圓柱體和第二圓柱體組成，所述第一圓柱體一端端部垂直連接于所述第二圓柱體的圓形柱體面，所述第一圓柱體另一端插入所述支撐基塊的導向孔內，所述第二圓柱體的圓形柱體面與所述卡口配合。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述支撐基塊的第一圓柱體上設置一平面，當所述止轉螺釘一端頂在所述平面上時，所述止轉螺釘阻止所述第一圓柱體旋轉。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述卡口為方形開口。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述加速度計粘貼在所述砝碼上。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述砝碼位于所述金屬試件中部。

本發(fā)明還可以是：

一種測試金屬試塊振動與疲勞耦合作用下的可靠性試驗系統(tǒng)，包括振動激發(fā)裝置、工控計算機和試驗工作臺；所述試驗工作臺設置于所述振動激發(fā)裝置上，加速度計設置于所述試驗工作臺上，所述試驗工作臺上安裝金屬試件；所述振動激發(fā)裝置產生振動動態(tài)激勵并通過所述試驗工作臺傳遞給所述金屬試件；所述加速度計用于監(jiān)測金屬試件在試驗過程當中受到激勵后的響應情況，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋給所述工控計算機；所述工控計算機接收所述加速度計的反饋信息，以及按照試驗控制要求控制振動激發(fā)裝置的動態(tài)激勵。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果之一是：

本發(fā)明的一種測試金屬試塊振動與疲勞耦合的可靠性試驗工作臺與系統(tǒng)，可以在試驗過程中控制金屬結構的運動狀態(tài)和結構特性，在不同工況下，得到金屬機構受到振動和疲勞耦合作用下的測試結果，從而研究在振動和疲勞損傷相互影響、作用的狀態(tài)下，金屬的損傷機理。

附圖說明

為了更清楚的說明本申請文件實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術的描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅是對本申請文件中一些實施例的參考，對于本領域技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，還可以根據(jù)這些附圖得到其它的附圖。

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的測試金屬試塊振動與疲勞耦合作用下的可靠性試驗系統(tǒng)的示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的試驗工作臺的結構示意圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的試驗工作臺的局部結構示意圖。

其中，附圖中的附圖標記所對應的名稱為：

1－止轉螺釘，2－基座，3－固定手柄，4－定位塊，5－金屬試件，6－支撐基塊，7－砝碼，8－加速度計，9－肩部，10－導向孔，11－卡槽，12－卡口，13－第一圓柱體，14－第二圓柱體，15－平面。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

如圖2所示，圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的試驗工作臺的結構示意圖，一種用于測試金屬試塊可靠性試驗系統(tǒng)的試驗工作臺，包括止轉螺釘1、基座2、固定手柄3、定位塊4和支撐基塊6，所述基座2兩端分別設置一肩部9，兩所述肩部9內側各設置一導向孔10，所述支撐基塊6為兩個，兩個所述支撐基塊6一端分別插入兩所述肩部9的導向孔10內，所述定位塊4設置于兩所述肩部9之間的基座2上，所述定位塊4上設置卡槽11，所述定位塊4的卡槽11上用于安裝金屬試件5，所述金屬試件5兩端設置卡口12與所述支撐基塊6配合，卡口12可為如圖所示的方形開口，所述金屬試件5上設置砝碼7，所述砝碼7上設置加速度計8，所述固定手柄3位于所述肩部9外側且通過螺紋與所述肩部9連接，所述固定手柄3一端通過螺紋從外側旋入所述肩部9后與所述支撐基塊6接觸，所述肩部9上設置止轉螺釘孔，所述止轉螺釘1插入所述止轉螺釘孔后與所述支撐基塊6配合，所述止轉螺釘1與所述支撐基塊6配合后用于防止所述支撐基塊6旋轉。

砝碼7與所述金屬試件5之間可通過多種方式進行連接，例如螺紋連接等，其具體可在砝碼7或金屬試件5的其中一個上設置螺紋孔，另一個上設置與之配合的螺桿。

定位塊4的材質可選用自潤滑材料，例如聚四氟乙烯等。

對于支撐基塊6的一種優(yōu)先結構，其可由第一圓柱體13和第二圓柱體14組成，所述第一圓柱體13一端端部垂直連接于所述第二圓柱體14的圓形柱體面，所述第一圓柱體13另一端插入所述支撐基塊6的導向孔10內，所述第二圓柱體14的圓形柱體面與所述卡口12配合。

如圖3所示，圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的試驗工作臺的局部結構示意圖，所述支撐基塊6的第一圓柱體13上設置一平面15，當所述止轉螺釘1一端頂在所述平面15上時，所述止轉螺釘1阻止所述第一圓柱體13旋轉。也就是說，支撐基塊6后端穿入基座2后，旋入止轉螺釘1，止轉螺釘1頂端為平面，旋入后頂緊支撐基塊6中部頂端的平面，在試驗過程中支撐基塊6就不會產生轉動。

砝碼7一般設置于所述金屬試件5中部，加速度計8可通過粘貼方式設置于所述砝碼7上；如圖2所示，加速度計8粘貼在砝碼7頂部。

如圖1所示，圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的測試金屬試塊振動與疲勞耦合作用下的可靠性試驗系統(tǒng)的示意圖，一種測試金屬試塊振動與疲勞耦合作用下的可靠性試驗系統(tǒng)，包括振動激發(fā)裝置、工控計算機和以上實施例所描述的試驗工作臺；所述試驗工作臺設置于所述振動激發(fā)裝置上，加速度計8設置于所述試驗工作臺上，所述試驗工作臺上安裝金屬試件5；所述振動激發(fā)裝置產生振動動態(tài)激勵并通過所述試驗工作臺傳遞給所述金屬試件5；所述加速度計8用于監(jiān)測金屬試件5在試驗過程當中受到激勵后的響應情況，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋給所述工控計算機；所述工控計算機接收所述加速度計8的反饋信息，以及按照試驗控制要求控制振動激發(fā)裝置的動態(tài)激勵。

即以上結構，為了控制金屬結構在試驗過程中的運動狀態(tài)以及整個結構的動態(tài)特性。一方面，利用加速度計8監(jiān)控試驗過程中整個結構的動態(tài)響應，并連同振動激發(fā)裝置一起形成閉環(huán)控制；另一方面，利用試驗工作臺改變整個金屬結構的動態(tài)特性，實現(xiàn)不同振動特性條件下的測試。

本發(fā)明的技術原理是：

1、振動動態(tài)激勵由振動激發(fā)裝置(振動臺)產生；

2、在振動激發(fā)裝置上安裝試驗工作臺，將振動激勵傳遞到試驗金屬關鍵構件上；

3、在金屬關鍵構件上粘貼加速度計8以測量試驗構件在試驗過程當中受到激勵后的響應情況，然后將加速度計8信號(加速度、頻率)反饋給工控計算機；

4、工控計算機一方面接受加速度計8的反饋信息，另一方面按照試驗控制要求控制振動激發(fā)裝置的動態(tài)激勵。

試驗過程中的振動激勵(加速度、位移、頻率、循環(huán)周次)、受試金屬構件運動加速度、頻率數(shù)據(jù)由工控計算機采集并記錄。

本發(fā)明的試驗過程：

通過振動激發(fā)裝置(振動臺)產生需要的激勵，如設定加速或位移條件，進行掃頻、定頻工作條件下的試驗。試驗工作平臺收到激勵之后，將激勵通過試驗結構傳遞給金屬試件5。金屬試件5的中部預先加工有尖銳的缺口，因為缺口的應力集中效應，會在缺口頂端產生疲勞裂紋，隨著疲勞裂紋的擴展，金屬構件的激勵響應也會隨之改變。加速計8會在試驗過程中檢測金屬試件5的激勵響應，并傳遞給工控計算機。

本發(fā)明試驗系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下工作模式：

1)在定頻(振動頻率、加速度或位移)條件下，金屬構件疲勞裂紋萌生、擴展、斷裂檢測；

2)在掃頻(設定加速度或位移，掃頻范圍)條件下，金屬構件疲勞裂紋萌生、擴展、斷裂檢測；

3)在隨機振動條件下，金屬構件疲勞裂紋萌生、擴展、斷裂檢測；

4)通過改變砝碼7質量，改變金屬構件的動態(tài)響應特性(剛度，阻尼、固有頻率),實現(xiàn)相同激勵條件下的不同動態(tài)響應特性對比試驗；

5)通過改變兩個支撐基塊6之間的距離，改變金屬構件的動態(tài)響應特性(剛度，阻尼、固有頻率),實現(xiàn)相同激勵條件下的不同動態(tài)響應特性對比試驗；

6)通過檢測加速度計8的反饋信號，通過工控計算機隨之改變振動激勵，實現(xiàn)始終在金屬試件5產生共振的條件下進行試驗。

綜上，本發(fā)明作為一種可以控制金屬在振動和疲勞共同作用下的可靠性試驗系統(tǒng)，其能夠在試驗過程中控制金屬試塊的運動狀態(tài)，從而研究在振動和疲勞損傷相互影響、作用的狀態(tài)下，金屬的損傷機理。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分相互參見即可。

在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”、等，指的是結合該實施例描述的具體特征、結構或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結合任一實施例描述一個具體特征、結構或者特點時，所要主張的是結合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結構或者特點也落在本發(fā)明的范圍內。

盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內。更具體地說，在本申請公開和權利要求的范圍內，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。