动循环应力加载次数之后启动裂纹监测模块154，同时通过控制与人机交互模块157控制摄像装置12，使摄像装置12按照一定的频率抓拍试验样品11的状态图片，并将抓拍的状态图片存储到图像缓存与处理模块152中；
[0074](5)裂纹监测模块154对图像缓存与处理模块152中的状态图片进行裂纹识别，当识别到大于设置的阈值的裂纹时，停止对试验样品的监控，并将此时的脉动循环应力的加载次数和相应的裂纹萌生的状态图片保存到存储模块156中；
[0075](6)继续对其它试验样品进行监测，直至所有的试验样品全部试验完毕。
[0076]在本发明的一个示例中，在疲劳试验的过程中，应变测量模块155从图像缓存与处理模块152和存储模块156中抽取部分试验数据，以计算在疲劳试验的中间过程中试验样品11的伸长变换情况。也可以说是试验样品11的伸长量，通过获得的伸长变换情况(即伸长量)计算获得中间过程中的试验样品的应变，由于这样的设计使得能够获得在疲劳试验进行脉动循环应力加载的过程中无需停机，即可获得试验样品在该加载过程中的的应变。
[0077]在本发明的另一示例中，在步骤(5)或(6)之后，还包括通过对所施加的脉动循环应力和脉动循环应力的加载次数进行数据处理以获得脉动循环疲劳寿命，之后拟合疲劳寿命数据，将脉动循环疲劳寿命转化为对称循环疲劳寿命。
[0078]本发明提供的技术方案的有益效果是:
[0079](I)本发明提供的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机及使用其的方法可以一次进行多个试样的疲劳加载，且测试效率高；
[0080](2)本发明提供的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机及使用其的方法使用无接触的光学测量试样的疲劳加载应变，使得结果更加准确；
[0081](3)本发明提供的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机及使用其的方法采用摄像设备实时监测裂纹的出现，能更准确地记录疲劳寿命次数；
[0082](4)本发明提供的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机及使用其的方法能够检测试验过程中由于应力软化和滞回造成的样件变化，且不用停机进行检测。
[0083]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机，其特征在于， 所述裂纹萌生寿命试验机包括疲劳试验机和光学测量装置，所述疲劳试验机用于对试验样品进行疲劳试验，所述光学测量装置配置成在所述疲劳试验中监测试验样品的裂纹扩展情况，并基于所述疲劳试验过程中的试验数据和所述裂纹扩展情况获得所述试验样品的应力-疲劳寿命曲线图和裂纹萌生寿命。2.根据权利要求1所述的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机，其特征在于， 所述裂纹萌生寿命试验机还包括夹持装置，所述夹持装置包括上夹头和下夹头，所述试验样品通过所述上夹头和下夹头固定在所述疲劳试验机上进行疲劳试验。3.根据权利要求2所述的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机，其特征在于， 所述裂纹萌生寿命试验机还包括拉伸试验机，在所述疲劳试验前通过所述上夹头和下夹头将试验样品固定在所述拉伸试验机进行拉伸试验，以获得所述试验样品的应力-应变曲线图。4.根据权利要求3所述的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机，其特征在于， 所述夹持装置采用多工位装夹，一次试验能够装夹多个所述试验样品。5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机，其特征在于， 所述光学测量装置包括: 摄像装置，通过拍摄所述试验样品的在所述疲劳试验中的状态图片，用于在处理试验数据时测量所述试验样品的应变和裂纹的大小； 疲劳记数模块，所述疲劳记数模块用于统计在所述疲劳试验中的脉动循环应力的加载次数，从而计算所述试验样品的疲劳寿命； 裂纹监测模块，所述裂纹监测模块用于在所述疲劳试验机启动后，通过所述状态图片监测所述试验样品上的裂纹扩展情况； 控制与人机交互模块，所述控制与人机交互模块用于进行人机交互，且在进行疲劳试验前，在所述控制与人机交互模块中预设裂纹的阈值， 在疲劳试验时，当所述裂纹达到预设的阈值时，记录所述试验样品的脉动循环应力的加载次数和相应的裂纹萌生的状态图片，在所述裂纹达到预设的阈值时的脉动循环应力的加载次数为所述试验样品的裂纹萌生寿命。6.根据权利要求5所述的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机，其特征在于， 所述光学测量装置还包括照明光源，用于所述摄像装置在拍摄所述状态图片时补充光照， 所述摄像装置是CCD摄像头， 在所述疲劳试验中，所述照明光源和所述CCD摄像头设置在所述试验样品的前面； 所述弹性材料包括橡胶材料。7.根据权利要求5所述的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机，其特征在于， 在试验前，在所述试验样品上沿宽度方向设置两条标记线，并测定所述两条标记线之间的距离，用于能够在疲劳试验中获得所述试验样品的拉伸应变。8.根据权利要求7所述的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机，其特征在于， 所述光学测量装置还包括: 图像缓存与处理模块，所述图像处理模块用于缓存所述状态图片； 图像采集卡，所述摄像装置通过所述图像采集卡将所述状态图片传送到所述图像缓存与处理模块中； 接口模块，所述图像采集卡通过所述接口模块将所述状态图片传送至所述图像缓存与处理模块； 应变测量模块，所述应变测量模块测量在所述拉伸试验机进行拉伸试验时的试验样品的拉伸应变，在疲劳试验中所述应变测量模块提取在每次应力加载后的所述两条标记线的特征，并获得此时所述两条标记线之间的距离； 存储模块，所述存储模块用于记录所述试验样品的应力与应变的数据和所述疲劳试验机所施加的脉动循环应力的加载次数； 所述图像缓存与处理模块、接口模块、应变测量模块、疲劳记数模块、裂纹监测模块和存储模块通过所述控制与人机交互模块控制。9.一种使用根据权利要求1-8中任一项所述的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机的方法，所述方法包括下列步骤: (1)沿所述试验样品的宽度方向，在所述试验样品的表面上设置两条所述标记线并测量两条所述标记线之间的距离； (2)通过所述拉伸试验机将所述试验样品拉伸到最大位置，并通过所述应变测量模块获得此时的所述试验样品的拉伸应变，之后将所获得的拉伸应变数据保存到所述存储模块中； (3)启动所述疲劳试验机并开始加载，同时使所述疲劳记数模块开始记录脉动循环应力的加载次数； (4)在所述控制与人机交互模块中预先设置预定的脉动应力循环的加载次数之后，启动所述裂纹监测模块，同时通过所述控制与人机交互模块控制所述摄像装置，使所述摄像装置按照一定的频率抓拍所述试验样品的状态图片，并将抓拍的所述状态图片存储到所述图像缓存与处理模块中； (5)所述裂纹监测模块对所述图像缓存与处理模块中的所述状态图片进行裂纹识别，当识别到大于设置的阈值的裂纹时，停止对所述试验样品的监控，并将此时的脉动循环应力的加载次数和相应的裂纹萌生的状态图片保存到所述存储模块中； (6)继续对其它试验样品进行监测，直至所有的试验样品全部试验完毕。10.根据权利要求9所述的使用用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机的方法，其特征在于， 在所述疲劳试验的过程中，所述应变测量模块从所述图像缓存与处理模块和所述存储模块中抽取部分试验数据，以计算在疲劳试验的中间过程中所述试验样品的伸长变换情况； 在步骤(5)或(6)之后，还包括通过对所加载的脉动循环应力和脉动循环应力循环的加载次数进行数据处理以获得脉动循环疲劳寿命，并将所述脉动循环疲劳寿命转化为对称循环疲劳寿命。
【专利摘要】本发明公开了一种用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机，属于汽车工程领域。该裂纹萌生寿命试验机包括疲劳试验机和光学测量装置，疲劳试验机用于对试验样品进行疲劳试验，光学测量装置配置成在疲劳试验中监测试验样品的裂纹扩展情况，并基于疲劳试验过程中的试验数据和裂纹扩展情况获得试验样品的应力-疲劳寿命曲线图和裂纹萌生寿命。本发明提供的用于弹性材料的裂纹萌生寿命试验机及使用其的方法可以一次进行多个试样疲劳加载且测试效率高；在试验过程中使用无接触光学测量试样疲劳加载应变使得结果更准确；并采用摄像设备实时监测裂纹的出现，进而更准确地记录疲劳寿命；能够检测试验过程中不用停机进行检测由于应力软化和滞回造成的样件变化。
【IPC分类】G01N3/08, G01N3/06
【公开号】CN105067428
【申请号】CN201510497139
【发明人】魏志刚, 陈效华
【申请人】芜湖市汽车产业技术研究院有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月13日