用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置及方法

本发明涉及平面双轴疲劳测试，尤其是一种用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置及方法。

背景技术：

1、先进复合材料凭借其优异的性能，目前已在航空航天等领域代替部分传统金属材料，得到了广泛的应用。在实际工程应用中，复合材料结构通常受到多轴循环载荷，从而使结构发生多轴疲劳失效。由于复合材料本身的结构特性与多轴载荷的复杂性，使其多轴疲劳的研究非常困难。针对复合材料多轴疲劳行为进行研究，通常是利用双轴疲劳试验机开展相关疲劳试验。对于平面双轴疲劳试验机，其同轴度会对试验结果产生较大影响，主要是在轴向加载或扭矩加载时产生附加的弯矩或剪切载荷，导致试验结果产生非常大的偏差，且对于纤维增强复合材料等对于同轴度敏感性高的材料会产生更大影响。

2、申请人经过研究发现，现有对中调整装置的结构设计不合理，调节精度较低，导致试验机的同轴度误差较大。所采有的对中调整方法人工参与度高、操作复杂，对于轴向的距离偏移和角度偏移无法进行快捷准确的调节。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置及方法，可针对距离偏移和角度偏移进行快捷、准确的调节，从而减小试验机的同轴度误差。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本申请提供一种用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置，包括：

4、连接座，一端用于与主轴加载链的输出端连接，另一端与距离调节机构相连；

5、距离调节机构，包括固定环、距离调节螺栓、距离调节轴和平面固定板；所述平面固定板、固定环和连接座依次连接并形成空腔，其用于容纳所述距离调节轴的一端并沿轴向对其限位；距离调节轴外侧面与所述空腔内侧面之间沿径向形成第一间隙，所述固定环的侧面设有若干与所述距离调节螺栓一一配合螺纹孔，距离调节螺栓能抵住距离调节轴以调节其偏移距离；所述距离调节轴的另一端与角度调节装置连接；

6、角度调节机构，包括用于与距离调节轴固连的上壳、与所述上壳固连后形成球形腔的下壳、一端伸入球形腔并与其球面配合的角度调节轴、以及角度调节螺栓；所述角度调节轴的另一端从下壳中伸出并与检测反馈机构连接；角度调节轴外侧面与下壳内侧面之间形成第二间隙，下壳的侧面设有若干与所述角度调节螺栓一一配合的螺纹孔，角度调节螺栓能抵住角度调节轴以调节其偏移角度；

7、检测反馈机构，包括拉压力传感器和连接轴，拉压力传感器的两端分别与所述角度调节轴和所述连接轴连接；

8、预紧消隙机构，包括锁紧挡圈和导向轴，所述连接轴、锁紧挡圈通过螺纹配合套接在所述导向轴上，所述导向轴末端用于连接夹具。

9、进一步技术方案为：

10、所述空腔的内侧面为固定环的内侧面，空腔的上、下端面分别为连接座的下端面和平面固定板的上端面；所述平面固定板上设有平面固定螺栓，用于将距离调节轴沿轴向锁紧在空腔内。

11、所述连接座通过沿其圆周一圈设置的卡槽与固定环嵌套配合并通过螺栓连接，所述平面固定板呈环形贴设在所述固定环下侧，并通过螺栓连接。

12、所述上壳的上端设有与距离调节轴螺纹连接的内螺纹孔，以提供轴向定位；上壳下端面和下壳上端面型面配合并通过螺栓连接，两个壳的型面配合面上分别设有半径相同的半球形腔，连接后构成所述球形腔；

13、所述下壳中还形成有柱形腔，与所述球形腔连通，并与距离调节轴下段的轮廓匹配，所述第二间隙形成于角度调节轴外侧面与柱形腔内侧面之间。

14、所述距离调节螺栓沿圆周均匀分布，并分别设有编号。

15、所述角度调节螺栓沿圆周均匀分布，并分别设有编号。

16、所述导向轴为t形，导向轴上部为用于与连接轴、锁紧挡圈配合的上连接部，导向轴下部为尺寸增大的下连接部；

17、锁紧挡圈设有至少一个，至少一个锁紧挡圈的上端面与连接轴下端面、至少一个锁紧挡圈的下端面与所述下连接部的上端面之间分别沿轴向压紧；

18、所述锁紧挡圈侧面设有预留孔，用于与扳手配合。

19、本申请还提供一种根据所述的用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置的对中调整方法，包括：

20、s1、在机架上至少一个平面坐标轴两端中的至少一端安装对中调整装置，对中调整装置一端通过连接座与主轴加载链连接，另一端通过导向轴与夹具连接；

21、s2、将被测试件同一坐标轴的两端分别通过对应的夹具夹持，使被测试件的至少一端与对中调整装置的夹具连接；

22、s3、在被测试件的中心区域粘贴应变花；

23、s4、通过主轴加载链在被测试件弹性形变范围内加载，对被测试件进行预拉伸；

24、s5、对被测试件进行拉压测试；

25、s6、测试完毕后，根据测试中拉压力传感器、主轴加载链以及应变花的输出数据，获得对中调整装置中角度调节螺栓、距离调节螺栓的位移；

26、s7、按照所述的位移，依次调节距离调节螺栓、角度调节螺栓，从而实现对偏移距离、偏移角度的调节；

27、s8、对被测试件进行卸载，然后重复s4至s7，直至获得的所述位移在设定范围内，完成平面双轴疲劳试验机的同轴度调节。

28、进一步技术方案为：

29、在步骤s4之后、s5之前，还包括：

30、通过反向调节锁紧挡圈，使锁紧挡圈上端面与连接轴下端面贴紧，以消除预拉伸时在两者之间产生的间隙。

31、所述平面固定板上设有平面固定螺栓，用于将距离调节轴沿轴向锁紧在所述空腔内，在调节距离调节螺栓之前，松开平面固定螺栓，在调节好距离调节螺栓之后，锁紧平面固定螺栓。

32、本发明的有益效果如下：

33、本发明装置结构设计合理，安装方便。本发明方法将对中调节过程中距离偏移和角度偏移转换成对应的调节螺栓的位移量，通过量化计算，实现同轴度误差中距离误差和角度误差的准确估计。操作方便，可重复性高，通过反复几次计算和调节，可获得较小的误差，大大提高了调节精确。

34、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置，其特征在于，所述空腔的内侧面为固定环(2)的内侧面，空腔的上、下端面分别为连接座(1)的下端面和平面固定板(5)的上端面；所述平面固定板(5)上设有平面固定螺栓(6)，用于将距离调节轴(4)沿轴向锁紧在空腔内。

3.根据权利要求2所述的用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置，其特征在于，所述连接座(1)通过沿其圆周一圈设置的卡槽与固定环(2)嵌套配合并通过螺栓连接，所述平面固定板(5)呈环形贴设在所述固定环(2)下侧，并通过螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置，其特征在于，所述上壳(7)的上端设有与距离调节轴(4)螺纹连接的内螺纹孔，以提供轴向定位；上壳(7)下端面和下壳(8)上端面型面配合并通过螺栓连接，两个壳的型面配合面上分别设有半径相同的半球形腔，连接后构成所述球形腔；

5.根据权利要求1所述的用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置，其特征在于，所述距离调节螺栓(3)沿圆周均匀分布，并分别设有编号。

6.根据权利要求1所述的用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置，其特征在于，所述角度调节螺栓(9)沿圆周均匀分布，并分别设有编号。

7.根据权利要求1所述的用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置，其特征在于，所述导向轴(14)为t形，导向轴(14)上部为用于与连接轴(12)、锁紧挡圈(13)配合的上连接部，导向轴(14)下部为尺寸增大的下连接部；

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置的对中调整方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的对中调整方法，其特征在于，在步骤s4之后、s5之前，还包括：

10.根据权利要求8所述的对中调整方法，其特征在于，所述平面固定板(5)上设有平面固定螺栓(6)，用于将距离调节轴(4)沿轴向锁紧在所述空腔内，在调节距离调节螺栓(3)之前，松开平面固定螺栓(6)，在调节好距离调节螺栓(3)之后，锁紧平面固定螺栓(6)。

技术总结
本发明涉及一种用于平面双轴疲劳试验机的对中调整装置及方法，装置包括：连接座，一端用于与主轴加载链的输出端连接，另一端与距离调节机构相连；距离调节机构，通过距离调节螺栓抵住距离调节轴以调节其偏移距离；角度调节机构，通过角度调节螺栓抵住角度调节轴以调节其偏移角度；检测反馈机构，包括拉压力传感器和连接轴，拉压力传感器的两端分别与角度调节轴和连接轴连接；预紧消隙机构，包括锁紧挡圈和导向轴，连接轴、锁紧挡圈通过螺纹配合套接在导向轴上，导向轴末端用于连接夹具。方法将距离偏移和角度偏移转换成对应的调节螺栓的位移量，通过量化计算，实现同轴度误差中距离误差和角度误差的准确估计，减小了试验机的同轴度误差。

技术研发人员：张大海,荆瑞,陆方舟,李彦斌,艾兴,费庆国,张培伟
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15