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原文传递超声振动辅助压缩试验机及试验方法

专利名称：	超声振动辅助压缩试验机及试验方法
摘要：	本发明提供了一种超声振动辅助压缩试验机及试验方法，试验机包括：力值监测系统，该力值监测系统设有一安装在基座上的力传感器；下承压座，下承压座设置于力传感器的上表面，且该下承压座的上表面用于承载被测试件；升降装置，安装在基座上；超声振动系统，包括超声控制器和超声振动装置，超声控制器与超声振动装置相连，超声振动装置安装在升降装置上并位于下承压座的正上方，所述超声振动装置包括超声振动发生器以及超声变幅杆，超声变幅杆装接于超声振动发生器上；应变监测系统，该应变监测系统设有工业相机；信号采集及处理系统，与力值监测系统和应变监测系统相连。本发明设备结构简单，测试精度高，操作简单方便，使用维护成本低廉。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海交通大学
发明人：	李宇罡;陈东;耿继伟;夏存娟;李险峰;汪明亮;王浩伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910012420.4
公开号：	CN109738284A
代理机构：	上海伯瑞杰知识产权代理有限公司
代理人：	王一琦
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种超声振动辅助压缩试验机，其特征在于，包括：基座(1)；力值监测系统，该力值监测系统设有一安装在基座(1)上的力传感器(6)；下承压座(5)，下承压座(5)设置于力传感器(6)的上表面，且该下承压座(5)的上表面用于承载被测试件(8)；升降装置，安装在基座(1)上；超声振动系统，包括超声控制器(13)和超声振动装置，超声控制器(13)与超声振动装置相连，超声振动装置安装在升降装置上并位于下承压座(5)的正上方，所述超声振动装置包括超声振动发生器(3)以及超声变幅杆(4)，超声变幅杆(4)装接于超声振动发生器(3)上；应变监测系统，该应变监测系统设有工业相机(7)；信号采集及处理系统，与力值监测系统和应变监测系统相连。 2.如权利要求1所述的超声振动辅助压缩试验机，其特征在于，所述被测试件(8)为圆柱体，两端面平行度公差不大于1:0.0005，圆柱面与任意端面的垂直度公差不大于3’，两端面表面粗糙度不大于Ra0.4μm，圆柱面表面粗糙度不大于Ra0.8μm，全长内圆柱度公差不大于0.01。 3.如权利要求1所述的超声振动辅助压缩试验机，其特征在于，所述力传感器(6)的性能参数为：测力范围-200KN～200KN，测力精度优于5N，可同时监测六个力分量，采样频率高于200KHz；所述工业相机(7)的性能参数为：分辨率162×120～2048×1536，拍摄速度1000～300000fps，内存大于128GB。 4.如权利要求1所述的超声振动辅助压缩试验机，其特征在于，所述超声振动发生器(3)的性能参数为：振动频率15～45KHz，振幅范围0～22μm。 5.如权利要求1所述的超声振动辅助压缩试验机，其特征在于，所述超声变幅杆(4)及下承压座(5)的端面平面度不大于0.0002mm/mm，超声变幅杆(4)端面与下承压座(5)端面间的平行度不大于0.0002mm/mm。 6.如权利要求1所述的超声振动辅助压缩试验机，其特征在于，升降装置为螺旋丝杠副机构，包括：电动马达(9)，安装在基座(1)上；丝杠(10)，竖直安装在基座(1)上；横梁(2)，横梁(2)设置有螺纹孔并与丝杠(10)配合连接，超声振动装置安装在该横梁(2)上。 7.如权利要求6所述的超声振动辅助压缩试验机，其特征在于，所述电动马达(9)的扭矩为100Nm～5000Nm；所述横梁(2)上、下移动的位置精度优于0.1μm，位置重复精度优于0.1μm；所述丝杠(10)直径为15～40mm。 8.如权利要求6所述的超声振动辅助压缩试验机，其特征在于，所述横梁(2)、超声振动发生器(3)、超声变幅杆(4)、被测试件(8)、下承压座(5)及力传感器(6)组成的整体在横梁(2)全行程内的同轴度优于1:0.001。 9.如权利要求1所述的超声振动辅助压缩试验机，其特征在于，所述力值监测系统还包括电荷放大器和数据采集卡，该电荷放大器信号连接力传感器(6)，数据采集卡信号连接电荷放大器。 10.一种采用权利要求1-9任意一所述的超声振动辅助压缩试验机的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：将被测试件(8)置于下承压座(5)上表面；调整升降装置，使超声变幅杆(4)的底端靠近被测试件(8)上表面；通过力值监测系统和应变监测系统监测被测试件(8)上的力值和应变值；启动升降装置，升降装置带动超声振动装置匀速下移，实现被测试件(8)静态压缩；当被测试件(8)发生屈服后，启动超声振动装置，使超声振动与静态压缩叠加，实现被测试件(8)超声辅助压缩；通过力值监测系统和应变监测系统获得被测试件(8)超声辅助压缩过程中的力和应变数据。
所属类别：	发明专利