并联疲劳试验机结构及其工作方法与流程

本发明涉及的是一种并联疲劳试验机结构及其工作方法，具体属于材料结构性能实验的疲劳实验领域。

背景技术：

由于实际工程应用过程中，工程构件在使用过程中往往受到复杂的动载荷作用，与传统结构强度校核过程中的静载荷作用不同，材料在重复加载工况条件下会表现出显著的疲劳特性，极易发生疲劳破坏并造成结构疲劳失效，严重影响结构的使用安全。

对复杂交变载荷作用下的结构试件进行疲劳试验研究是保证结构使用安全性的一个重要内容。

针对材料疲劳特性的相关研究已经开展多年，为了满足不同构件结构形式及不同载荷情况下疲劳载荷的加载，疲劳试验机具有多种结构形式。现有疲劳试验机可以分为液压伺服式、电磁式和机械式三大类别。其中，液压伺服式疲劳试验机具有载荷施加稳定，载荷峰值大，载荷施加范围大的特点，但在工作状态下功率消耗大，成本高；电磁式疲劳试验机载荷施加频率高，但是载荷峰值小，不适于重载工况下试件的疲劳试验；机械式疲劳试验机，对于结构简单，控制容易，但是存在输出载荷范围有限的弊端。此外，传统疲劳试验机普遍采用的偏心式加载体输出周期性疲劳载荷，输出波形仅限于正弦波形，且输出载荷不稳定，累积误差大。

随着构件自身结构以及外部载荷作用情况复杂程度的增加，对疲劳试验设备的加载频率，疲劳载荷输出幅度，材料构件适用范围，操作性，检测性，成本和便携性等方面都提出了更高的要求。

技术实现要素：

本发明针对现有疲劳试验设备存在的上述不足，提出了一种并联疲劳试验结构及其工作方法，该发明采用多组驱动机构并联驱动的方式为试件加载疲劳载荷，能够实现多种工况复杂载荷的加载，结构紧凑，同时可以通过调整支座位置实现不同尺寸试件的测试要求，此外，通过对多组驱动机构运动参数的调节可以方便实现对试件疲劳试验载荷峰值的控制。

一种并联疲劳试验机结构，其特征在于：包括底座，底座中心位置安装下夹紧机构，底座上沿中心对称均匀设置三个下支座；还包括上平台，上平台具有三条沿径向布置且交汇于上平台中心位置的定位导轨，三条定位导轨彼此呈120度；每条定位导轨内均安装有一上支座，三条定位导轨交汇处还安装有上夹紧机构；上述下支座和上支座一一对应，共形成三对上、下支座，每对上、下支座之间均安装有伸缩驱动机构，伸缩驱动机构的一端与下支座铰接，另一端与上支座铰接。

进行疲劳试验时，试件一端通过所述上夹紧机构固定，试件另一端通过所述下夹紧机构固定，通过调整上支座在定位导轨内的相对位置适应不同试件尺寸要求；通过调整上支座以及上夹紧机构在定位导轨内的相对位置实现试件不同工况的模拟，通过对多组伸缩驱动机构运动参数的控制实现试件不同试验载荷的加载。

所述伸缩驱动机构可以为活塞杆机构。

在所述伸缩驱动机构可以设置有电子成像设备，辅助完成对疲劳试件裂纹的自动检测；当电子成像设备检测到裂纹时，即发出信号终止驱动机构的相关运动。

本发明能够通过相关部件的位置调整适应不同结构尺寸及形状的疲劳试件的疲劳试验要求，通过对并联伸缩驱动机构的运动控制，可以实现多种频率及幅值条件下复杂疲劳载荷的加载，同时结构紧凑便于携带，辅助电子成像设备能够完成对疲劳试件裂纹的自动检测。

附图说明

图1为并联疲劳试验机整体结构示意图；

图2 为并联疲劳试验机加载上平台结构示意图；

图3为并联疲劳试验机驱动机构结构示意图；

图1,2,3中标号名称：1—底座，2—上支座， 3—伸缩驱动机构，4—上支座，5—上平台，5-1—定位导轨，6—上夹紧机构，7—下夹紧机构，8—电子成像设备。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实现方式做详细说明。

疲劳试验的核心要求在于通过加载设备对目标提供稳定的周期性载荷，与已有相关疲劳试验设备相比，本发明采用并联机构实现对疲劳试件载荷的重复加载。根据并联机构相关研究，不同组成形式，不同连接方式的并联机构，动平台的运动自由度及控制策略不同。并联机构动平台往往具有多个方向平移和旋转自由度，为不同工况疲劳试件的加载提供了便利。

一种并联疲劳试验机结构，其特征在于：

包括底座1，底座1中心位置安装下夹紧机构7，底座上沿中心对称均匀设置三个下支座2；

还包括上平台5，上平台5具有三条沿径向布置且交汇于上平台中心位置的定位导轨5-1，三条定位导轨彼此呈120度；每条定位导轨内均安装有一上支座4，三条定位导轨交汇处还安装有上夹紧机构6；

上述下支座2和上支座4一一对应，共形成三对上、下支座，每对上、下支座之间均安装有伸缩驱动机构3，伸缩驱动机构3的一端与下支座2铰接，另一端与上支座4铰接。

所述伸缩驱动机构3为活塞杆。

在所述伸缩驱动机构3的设置有电子成像设备8，辅助完成对疲劳试件裂纹的自动检测。

进行疲劳试验时，试件一端通过所述上夹紧机构3固定，试件另一端通过所述下夹紧机构7固定，通过调整上支座4在定位导轨5-1内的相对位置适应不同试件尺寸要求；

通过调整上支座4以及上夹紧机构6在定位导轨5-1内的相对位置实现试件不同工况的模拟，通过对多组伸缩驱动机构3运动参数的控制实现试件不同试验载荷的加载。

在所述伸缩驱动机构3设置有电子成像设备8，辅助完成对疲劳试件裂纹的自动检测；当电子成像设备8检测到裂纹时，即发出信号终止驱动机构3的相关运动。