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原文传递基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验系统

专利名称：	基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验系统
摘要：	本申请提供一种基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验系统，通过将超高周疲劳试验设备中的载荷传感装置及驱动装置安装在试验基座上，将驱动装置与超声共振装置连接，以通过超声共振装置固定待测试件，并通过驱动装置带动超声共振装置靠近或远离载荷传感装置，其中超声共振装置在待测试件与载荷传感装置接触时对待测试件施加超声谐振波，载荷传感装置用于对驱动装置施加的载荷进行检测，以实现对待测试件的快速疲劳损伤试验。本申请还通过在试验设备周围设置先进光源及成像捕捉设备，使先进光源发出的射线投射在待测试件上，并由成像捕捉设备对穿透待测试件的射线进行捕捉，以实现对待测试件内部的疲劳损伤演变过程的原位成像监控。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南交通大学
发明人：	吴圣川;付亚楠;肖体乔;李可;钱桂安;洪友士;袁清习;吴正凯;鲍泓翊玺;谢成;胡雅楠;刘宇杰;康国政;王清远;何超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910523647.5
公开号：	CN110161048A
代理机构：	北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	刘亚飞
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	610000 四川省成都市金牛区二环路北一段111号
主权项：	1.一种基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验系统，其特征在于，所述系统包括先进光源、成像捕捉设备及超高周疲劳试验设备，其中所述超高周疲劳试验设备包括载荷传感装置、超声共振装置、试验基座及驱动装置；所述载荷传感装置安装在所述试验基座上，所述驱动装置安装在所述试验基座上，并与所述超声共振装置连接，用于带动所述超声共振装置靠近或远离所述载荷传感装置；待测试件设置在所述载荷传感装置与所述超声共振装置之间，并与所述超声共振装置固定，其中所述超声共振装置在带动所述待测试件与所述载荷传感装置接触时，对所述待测试件施加用于进行超高周疲劳试验的超声谐振波，所述载荷传感装置用于对所述驱动装置通过所述超声共振装置施加在所述待测试件上的载荷进行检测；所述超高周疲劳试验设备设置在所述先进光源与所述成像捕捉设备之间，所述先进光源发出的射线投射在所述待测试件上，所述成像捕捉设备设置在穿透所述待测试件的所述射线的传输路径上，用于对所述射线进行捕捉，以对所述待测试件内部的超高周疲劳损伤演变过程进行原位成像监控。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述试验基座包括安装底座及支撑结构；所述支撑结构内设置有容置空间，所述载荷传感装置设置在所述容置空间内，并固定安装在所述容置空间底部；所述支撑结构远离所述容置空间底部的侧面上开设有试验通孔，其中所述试验通孔的开设位置正对着所述容置空间底部；所述驱动装置设置在所述支撑结构靠近所述试验通孔的一侧，并安装在所述支撑结构上，其中所述驱动装置连接的所述超声共振装置的谐振波施加方向正对着所述载荷传感装置，且所述超声共振装置在所述驱动装置的带动下可穿过所述试验通孔并伸入所述容置空间；所述安装底座与所述支撑结构靠近所述容置空间底部的侧面接触，并与所述支撑结构固定连接。 3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述安装底座包括固定平台、旋转平台、安装平台、第一移动平台及第二移动平台；所述固定平台的一侧面上设置有凹陷部，所述旋转平台的一侧面上设置有尺寸与所述凹陷部匹配的凸起部，所述旋转平台通过所述凹陷部与所述凸起部之间的配合活动连接在所述固定平台上，并可相对于所述固定平台进行旋转；所述安装平台设置在所述旋转平台远离所述固定平台的一侧，并与所述旋转平台固定连接，所述第一移动平台安装在所述安装平台上，并与所述安装平台活动连接，其中所述第一移动平台可相对于所述安装平台沿第一移动方向进行移动；所述第二移动平台设置在所述第一移动平台远离所述安装平台的一侧，并与所述第一移动平台活动连接，其中所述第二移动平台可相对于所述第一移动平台沿第二移动方向进行移动；所述支撑结构与所述第二移动平台固定连接，其中所述支撑结构靠近所述容置空间底部的侧面与所述第二移动平台远离所述第一移动平台的侧面相对设置。 4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述支撑结构包括第一支撑筒、透射围罩及第二支撑筒，其中所述第二支撑筒与所述透射围罩均为两端开口的筒状结构；所述第一支撑筒的一端封闭形成所述容置空间底部，并与所述安装底座固定连接；所述第一支撑筒的另一端开口，所述透射围罩设置在所述第一支撑筒远离所述容置空间底部的一侧，并安装在所述第一支撑筒的存在开口的侧面上，使所述透射围罩的内部空间与所述第一支撑筒的内部空间连通，其中所述待测试件与所述载荷传感装置接触时的空间位置，与所述透射围罩在所述支撑结构中的设置位置对应，以使所述先进光源发出的射线经所述透射围罩投射在与所述载荷传感装置接触的所述待测试件上；所述第二支撑筒设置在所述透射围罩远离所述第一支撑筒的一侧，并与所述透射围罩连接，以使所述第二支撑筒的内部空间与所述透射围罩的内部空间连通，并通过所述第二支撑筒的另一端开口形成所述试验通孔。 5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述支撑结构包括承载板、透射围罩、第一固定筒、第二固定筒及多根支撑柱，其中所述第一固定筒、所述透射围罩及所述第二固定筒均为两端开口的筒状结构；所述载荷传感装置安装在所述承载板的一侧面上，所述承载板远离所述载荷传感装置的另一侧面与所述安装底座固定连接；多根所述支撑柱设置在所述载荷传感装置周围，并安装在所述承载板上，以配合所述承载板形成所述容置空间底部；所述透射围罩设置在所述第一固定筒及所述第二固定筒之间，并与所述第一固定筒及所述第二固定筒连接，其中所述透射围罩的内部空间、所述第一固定筒的内部空间及所述第二固定筒的内部空间相互连通；每根所述支撑柱远离所述承载板的一端与所述第一固定筒远离所述透射围罩的侧面固定连接，以将由多根所述支撑柱相互配合形成的内部空间与所述第一固定筒的内部空间连通，并通过所述第二固定筒远离所述透射围罩的一端开口形成所述试验通孔；其中，所述待测试件与所述载荷传感装置接触时的空间位置，与所述透射围罩在所述支撑结构中的设置位置对应，以使所述先进光源发出的射线经所述透射围罩投射在与所述载荷传感装置接触的所述待测试件上。 6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述驱动装置包括固定支架、伺服电动缸、固定盘及多根固定杆；所述固定支架上开设有多个固定孔，所述固定孔的数目与所述固定杆的数目相同，每个所述固定孔的孔径尺寸与所述固定杆的端面尺寸匹配；每根所述固定杆穿过对应的固定孔并与所述支撑结构固定连接，所述固定支架与每根所述固定杆固定连接，并与所述伺服电动缸固定连接；所述固定盘上与每根固定杆对应的位置处开设有安装孔，所述固定盘通过所述安装孔与所述固定杆之间的配合，活动连接在所述固定杆上；所述超声共振装置固定安装在所述固定盘上，所述伺服电动缸的传动杆与所述固定盘固定连接，以通过所述传动杆带动所述固定盘及所述超声共振装置沿所述固定杆的长度延伸方向移动。 7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述驱动装置包括转动电机、第一固定架、第二固定架、螺纹杆、螺纹滑动块、固定盘、连接杆及多根固定杆；多根所述固定杆的一端与所述支撑结构固定连接，多根所述固定杆的另一端与所述第一固定架固定连接；所述转动电机固定安装在所述第一固定架上，所述转动电机的输出转子与所述螺纹杆的一端固定连接，以带动所述螺纹杆进行转动，其中所述转动电机的旋转轴方向与所述固定杆的长度延伸方向平行；所述第二固定架套设在多根所述固定杆上，并与所述固定杆固定，所述螺纹杆的另一端与所述第二固定架活动连接；所述螺纹滑动块套设在所述螺纹杆及所述固定杆上，并通过与所述螺纹杆之间的螺纹匹配，使所述螺纹滑动块在所述螺纹杆的转动下沿所述固定杆的长度延伸方向滑动；所述固定盘远离所述支撑结构的侧面通过所述连接杆与所述螺纹滑动块固定连接，所述固定盘靠近所述支撑结构的侧面与所述超声共振装置固定连接，以通过所述螺纹滑动块带动所述固定盘及所述超声共振装置沿所述固定杆的长度延伸方向移动。 8.根据权利要求1-7中任意一项所述的系统，其特征在于，所述超声共振装置包括压电换能器、定位器及位移放大器，其中所述定位器与所述驱动装置固定连接，所述位移放大器与所述待测试件的一端固定；所述压电换能器、所述定位器及所述位移放大器依次连接，其中所述压电换能器用于将电信号转换为机械振动信号，并将经所述定位器传递给所述位移放大器，以使所述位移放大器对接收到的机械振动信号进行振幅放大，并向所述待测试件输出对应的超声谐振波。 9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述载荷传感装置包括载荷传感器及螺纹连接筒；所述载荷传感器安装在所述试验基座上，所述螺纹连接筒的一端与所述载荷传感器螺纹紧固，所述螺纹连接筒的另一端在与所述待测试件接触时可对所述待测试件进行螺纹紧固，以通过所述螺纹连接筒将所述超声共振装置、所述待测试件及所述载荷传感装置固定在一起。 10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括计算设备及冷却设备；所述计算设备与所述先进光源、所述成像捕捉设备及所述超高周疲劳试验设备电性连接，用于对所述先进光源、所述成像捕捉设备及所述超高周疲劳试验设备的工作状态进行控制，并得到待测试件的超高周疲劳损伤演变数据；所述计算设备与所述冷却设备电性连接，用于控制所述冷却设备对处于试验中的所述待测试件进行冷却处理。
所属类别：	发明专利