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原文传递一种应力场及温度场环境模拟装置及加载方法

专利名称：	一种应力场及温度场环境模拟装置及加载方法
摘要：	本发明公开了一种应力场及温度场环境模拟装置及加载方法，涉及机械设备载荷测试与评估技术领域。包括机体、伺服加载装置、试样紧固夹具、支点机构、传动轴、十字移动机构，所述机体的侧壁上通过连接杆转动安装有轴体，所述十字移动机构贯穿轴体且在轴体上滑动，所述支点机构包括上支点和下支点，所述上支点和下支点均由十字移动机构控制移动，所述上支点和下支点之间放置有试样；所述支点机构的端部设置有传导机构。该应力场及温度场环境模拟装置及其加载方法，所使用的设备尺寸小巧且能够加载多种载荷，能够满足多领域的需求，装置不仅能够提高测试的准确性和效率，也可以降低测试成本，进一步推动这些领域的发展。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	合肥工业大学智能制造技术研究院
发明人：	柯庆镝;方达;李新宇;沙纪伟
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-09T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202310678086.2
公开号：	CN117110035A
代理机构：	合肥中悟知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	董华
分类号：	G01N3/08;G01N3/18;G01N3/20;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/08;G01N3/18;G01N3/20
申请人地址：	230000 安徽省合肥市包河区花园大道369号
主权项：	1.一种应力场及温度场环境模拟装置，包括机体(7)，其特征在于：还包括伺服加载装置(3)、试样紧固夹具(9)、支点机构、传动轴(11)、十字移动机构(2)，所述机体(7)的侧壁上通过连接杆转动安装有轴体(1)，所述十字移动机构(2)贯穿轴体(1)且在轴体(1)上滑动；所述支点机构包括上支点(4)和下支点(8)，所述上支点(4)和下支点(8)均由十字移动机构(2)控制移动，所述上支点(4)和下支点(8)之间放置有试样(5)；所述支点机构的端部设置有传导机构。 2.根据权利要求1所述的一种应力场及温度场环境模拟装置，其特征在于：所述十字移动机构(2)的一端可拆卸安装有伺服加载装置(3)。 3.根据权利要求1所述的一种应力场及温度场环境模拟装置，其特征在于：所述试样紧固夹具(9)设置在机体(7)的两侧。 4.根据权利要求1所述的一种应力场及温度场环境模拟装置，其特征在于：所述轴体(1)的两端可拆卸安装有立杆，所述立杆的底部与机体(7)的侧壁固定连接，所述立杆上贯穿且滑动安装有移动滑块(10)，所述移动滑块(10)呈对称状设置有两组，左侧的移动滑块(10)的侧壁上可拆卸安装有左夹具(22)，右侧的移动滑块(10)的侧壁上可拆卸安装有右夹具(18)。 5.根据权利要求1所述的一种应力场及温度场环境模拟装置，其特征在于：所述模拟装置还包括控制机构(12)，所述控制机构(12)包括控温装置、压力传感器。 6.根据权利要求1所述的一种应力场及温度场环境模拟装置，其特征在于：所述传导机构包括半导体热电头(23)，所述半导体热电头(23)焊接在支点机构的连接壁上，所述连接壁的端部可拆卸连接有支点头(24)，所述连接壁的端部还可拆卸安装有温度探头(25)。 7.一种如权利要求1-6所述应力场及温度场环境模拟装置的加载方法，其特征在于：所述加载方法包括以下步骤： S1、拉伸应力场加载方法下，将试样(5)夹持在试样紧固夹具(9)上，计算公式如下； F1＝F2＝F3＝…＝0，F4＝σbh 所述F1、F2、F3、…为上下支点所施加的径向力，F4为拉伸力； S2、检测位置：试样(5)上表面任意区域，加载结果为在试样(5)内形成大小为σ的均匀拉伸应力场； S3、四点弯曲加载方法，将试样(5)夹持在试样紧固夹具上，加载及支承位置设置，上下四个支点位置分别为：x1、x2、x3、x4；加载结果如下：在检测区域内距基准面xmm、中性层ymm处的截面弯曲应力大小为σ；加载及支承位置设置：不设置支承，即下支点不起支撑作用；加载力设置包括以下算法： F1＝F2＝F3＝…＝0 检测位置：试样任意位置；加载结果，在检测区域内任意横截面内，距截面中性层ymm处的弯曲应力大小为σ；对于以上机械载荷的加载过程中，其试样的抗弯强度Rs为： Fm为装置加载过程中上支点所施加的载荷，L为下支点的支撑跨度，b为宽度，h为试样厚度；对于以上机械载荷的加载过程中，其试样的弯曲应变εs为： Fm为装置加载过程中上支点所施加的载荷，L为下支点的支撑跨度，b为试样宽度，h为试样厚度，g为加速度常数； S4、数据处理，对于模拟结构在服役环境下加载出的多种应力场，包括施加的机械载荷与热载荷，并通过所测得的数据来评估结构在受加载多种应力场作用下的性能。 8.根据权利要求7所述的加载方法，其特征在于： S3步骤中所述的四点弯曲加载方法中，F1、F2、F3、F4为四个支点对应的力，其中下支点F3＝F4＝0，F1可合理自由进行设置，计算公式如下： y4为加载点距试样中性层的距离。 9.根据权利要求8所述的加载方法，其特征在于：弯曲与拉伸复合应力场加载方法下：用试样紧固夹具(9)夹持试样(5)两端，加载装置进行拉伸加载，在实验样本底部通过移动十字移动机构(2)控制其m个下支点移动，在试样上方根据加载需求加装n个用于加载向下径向压力的上支点，并通过控制上方的十字移动机构(2)控制这n个上支点位于试样上方平面相应的加载位置，以及控制上下移动来控制径向压力的大小，实现对试样加载复杂弯曲应力场。 10.根据权利要求9所述的加载方法，其特征在于：所述S3还包括如下步骤：温度应力场加载方法下，用夹具夹持试样(5)两端，在每个支点头(24)部分布的半导体热电头(23)可进行温度加载；均匀温度场加载：在试样上表面所加载的温度为T1，在试样(5)下表面加载的均匀温度场的温度为T2，则检测结果为ΔT＝T2-T1，则热流量Qs为：不均匀温度场加载：根据需求，移动十字移动机构(2)，使支点机构移动到合适位置，利用支点上的半导体热电头，制热或制冷，并测出上表面每个支点处的温度：T1、T2、…、Tn，以及下表面每个支点处的温度：T1、T2、…、Tm，则其检测结果为ΔT＝Tm-Tn；对于以上热载荷的加载过程中，其试样的应变εy为：其中L为受力后的长度，L0为没有受力时的长度，εy为应变。
所属类别：	发明专利