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申请/专利权人：吉林大学

摘要：本发明涉及一种高温弯曲疲劳原位测试装置及方法，该装置由电磁谐振加载模块、液压加载模块、高温加载模块、原位监测模块、试样夹持装置组成。其中，电磁谐振加载模块能够实现对被测试样高频弯曲疲劳加载；液压加载模块能够实现对被测试样低频弯曲疲劳加载；高温加载模块能够实现对被测试样高温及变温环境加载；原位监测模块能够监测试样裂纹萌生、扩展的特征和机理；试样夹持装置可实现对不同尺寸、不同形状被测试样的牢固夹持与精确定位。本发明可用于高温弯曲疲劳性能的高分辨率原位测试，为航空航天、汽车制造、轨道交通等领域材料弯曲疲劳性能测试、服役安全性保障提供了一种可行性技术手段。

主权项：1.一种高温弯曲疲劳原位测试方法，采用高温弯曲疲劳原位测试装置测试三点弯曲试样（50110），其特征在于：高温弯曲疲劳原位测试装置包括电磁谐振加载模块（1）、高温加载模块（2）、原位监测模块（3）、液压加载模块（4）、试样夹持装置（5），所述电磁谐振加载模块（1）与底座（10303）刚性连接，实现对被测试样的疲劳加载；高温加载模块（2）整体固定在平台（10301）上，设置在砝码（10205）的正下方，实现对被测试样的高温加载；原位监测模块（3）与平台（10301）刚性连接，设置在高温加载模块（2）的观测孔（208）旁边，记录被测试样表面萌生裂纹的过程；液压加载模块（4）通过连接板一（407）与平台（10301）刚性连接，实现对被测试样的低频加载、静态弯曲预加载；试样夹持装置（5）包含三点弯曲试样夹持装置（501），三点弯曲试样夹持装置（501）整体固定在高温加载模块（2）内，实现对三点弯曲试样（50110）的定位夹紧；所述的高温加载模块（2）是：炉壳（204）上下各有外部导向凸台（205），耐火层（207）上下各设有内部导向凸台（209），以引导电磁弯曲压杆（10207）、液压弯曲压杆（411）伸入高温加载模块（2）内对被测试样进行力的加载，侧壁有观测孔（208），保温层（206）的上下设有导向通孔，使电磁弯曲压杆（10207）、液压弯曲压杆（411）通过；测试方法包括如下步骤：步骤一、三点弯曲试样（50110）的安装：将三点弯曲试样（50110）水平放置在固定V形块（50106）上，拧紧夹紧螺母（50101），使夹紧爪（50105）夹紧试样（50110）；拧紧夹紧螺栓（50111），使活动V形块（50108）夹紧三点弯曲试样（50110）；步骤二、三点弯曲试样（50110）的高温加载：三点弯曲试样（50110）的高温加载由高温加载模块（2）实现，将三点弯曲试样夹持装置（501）通过三点弯曲底板（50103）与耐火层（207）的螺纹连接，整体固定在高温加载模块（2）上，温度控制器向电热体（212）通入大小不同的电压使其发热，通过热辐射的方式实现不同温度的高温加载；步骤三、三点弯曲试样（50110）的静态弯曲载荷的加载：三点弯曲试样（50110）静态弯曲载荷的加载由液压加载模块（4）来实现，液压油推动活塞杆（408）单方向直线运动，活塞杆将动力传递给液压弯曲压杆（411）、液压弯曲压头（412），实现三点弯曲试样（50110）的静态弯曲加载；步骤四、三点弯曲试样（50110）的高低周复合疲劳加载：三点弯曲试样（50110）的低频加载由液压加载模块（4）实现，高频加载由电磁谐振加载模块（1）实现；改变输入电液比例阀（405）的电信号频率，液压油控制活塞杆（408）进行往复直线运动，实现0.01~100Hz的疲劳加载；激振器（10201）、弓形环（10203）、支架（10204）、砝码（10205）、力传感器（10206）组成电磁激振系统，控制电磁激振系统按设定振幅和频率振动，共振后，砝码（10205）产生反复惯性力作用于三点弯曲试样（50110）上，实现100~4000Hz的疲劳加载；先对三点弯曲试样（50110）进行高频加载，再通过升降机构（101）将高频加载子模块（102）抬起，然后对三点弯曲试样（50110）进行低频加载，从而实现对三点弯曲试样（50110）的高低周复合疲劳加载；步骤五、三点弯曲试样（50110）的原位监测：三点弯曲试样（50110）的原位监测由原位监测模块（3）实现，高速相机（302）在疲劳试验中记录材料表面萌生裂纹的过程，显微镜（303）观察材料在疲劳加载下所产生的表面裂纹的长度、宽度、形态特征。

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