一种热-力耦合疲劳实验装置及方法

摘要

本发明涉及一种热-力耦合疲劳实验装置和方法，属金属材料性能测试和分析领域。该装置包括被测材料试样、冷-热疲劳系统以及应力疲劳系统，所述试样包括夹持段、试验段和过渡段；所述冷-热疲劳系统包括高频感应线圈、旋转密封装置、流量泵、温度传感器、加热电源、冷却介质管道及控制系统；所述应力疲劳系统主要包括主动旋转夹具、从动旋转夹具、传动齿轮、电机及电机控制系统。所述方法如下：将被测试样与冷-热疲劳系统以及应力疲劳系统进行连接、固定，进行冷-热疲劳的同时进行不同应力下的应力疲劳，得到应力疲劳寿命随循环应力的变化曲线；调整冷热疲劳的参数，即可得到冷热疲劳温度对疲劳极限的影响。

主权项

一种热‑力耦合疲劳实验装置，包括被测材料试样、冷‑热疲劳系统以及应力疲劳系统，其特征在于：所述试样形状为圆棒状试样为中空的圆棒试样，包括夹持段、试验段和过渡段；所述夹持段在实验时被夹持在试验设备夹具上，所述试验段承受均匀的载荷和温度以测试材料的性能；所述过渡段起到试验段与夹持段应力和温度的过度作用，应力及较高的温度主要分布在试验段；所述冷‑热疲劳系统包括高频感应线圈、旋转密封装置、流量泵、温度传感器、加热电源、冷却介质管道及控制系统；所述感应线圈与加热电源连通，并对试样试验段进行高频感应加热；所述试样的两端通过旋转密封装置与冷却介质管道相连，冷却介质采用空气、水蒸气或水，并采用流量控制器控制流量；所述冷却介质管道进、出口位置安装温度传感器；所述加热电源、温度传感器及流量控制器与控制系统相连，实现加热与冷却参数的调节以及实验循环频率的设定 ；所述应力疲劳系统主要包括主动旋转夹具、从动旋转夹具、传动齿轮、电机及电机控制系统，所述试样一端固定在主动旋转夹具上，主动旋转夹具通过传动齿轮与电机主轴相连，通过电机控制系统控制电机对试样施加扭转及转速的调整；试样的另一端固定在从动旋转夹具上，对试样施加弯矩，使试样表面产生需要应力。