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原文传递基于X射线成像的大载荷高频率原位拉伸和疲劳试验机

专利名称：	基于X射线成像的大载荷高频率原位拉伸和疲劳试验机
摘要：	一种基于X射线成像的大载荷高频率原位拉伸和疲劳试验机，成像位移台可转动地安装在试验平台上，底座固定在成像位移台上，机架安装在底座上，伺服液压缸安装在机架上，下夹具旋接在该液压缸的活塞杆上端，支撑座平台固定在机架的四根立柱上，支撑筒位于支撑座平台上方，透明围罩嵌装在支撑座平台与支撑筒之间，上夹具固定在支撑筒上，电液伺服阀分别与该液压缸的上、下油腔连通，载荷传感器、电液伺服阀以及X射线探测器分别顺次与数据采集与控制单元和数据处理单元连接。本发明具有大载荷、高频率、小体积、高精度等特点。
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;吴正凯;谢成;宋哲;鲍泓翊玺;胡雅楠;康国政;刘宇杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910210664.3
公开号：	CN109883847A
代理机构：	成都信博专利代理有限责任公司
代理人：	舒启龙
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	610031 四川省成都市二环路北一段111号西南交通大学科技处
主权项：	1.一种基于X射线成像的大载荷高频率原位拉伸和疲劳试验机，包括，数据处理单元(16)，液压站(14)，其特征在于，光源实验平台(17)上可转动地设置有圆板形的成像位移台(18)，试验机底座(20)扣盖在成像位移台(18)上面，且锁紧螺钉(19)将试验机底座的向下伸出的环形外缘压接在成像位移台(18)的外缘上而将二者固定；机架结构为：实验机底座(20)上以其圆心为中心按正方形经螺栓固定有四根立柱，支撑座平台(10)固定在四根立柱顶部，支撑筒(4)位于支撑座平台(10)正上方，且其上有试样安装窗口的透明围罩(9)嵌设固定在支撑座平台(10)与支撑筒(4)之间；伺服液压缸(22)安装在机架上，且伺服液压缸位于试验机底座(20)正上方并沿其轴心线方向设置，伺服液压缸的向上伸出的活塞杆的上部旋接有下夹具(8)，上夹具(6)固定在支撑筒(4)内、且位于下夹具(8)正上方，试样(7)夹持在上、下夹具之间；与所述液压站(14)连接的电液伺服阀(13)经液压油管(12)分别与伺服液压缸(22)的上、下油腔连通；透明围罩(9)的同一高度的左侧从左向右依次设置有单色器(2)和同步辐射光源(1)，透明围罩的同一高度的右侧设置有X射线探测器(11)，载荷传感器(5)设置在上夹具(6)上；位移传感器(21)设置在伺服液压缸的活塞杆上；载荷传感器(5)、位移传感器(21)、电液伺服阀(13)以及X射线探测器(11)分别与数据采集与控制单元(15)连接，数据采集与控制单元(15)与所述数据处理单元(16)连接。 2.根据权利要求1所述的一种基于X射线成像的大载荷高频率原位拉伸和疲劳试验机，其特征在于，所述上夹具(6)结构为：长方体形的上夹具压块(6-2)经螺钉压接在上夹具主体(6-1)右侧面上部而形成一个长方体形组件，该组件内有一个下部为圆锥形的贯通孔；所述下夹具结构为：长方体形的下夹具压块(8-1)经螺钉压接在下夹具主体右侧面上部而形成一个长方体形组件，该组件内有一个上部为圆锥形的孔，该孔的高度等于该压块(8-1)的高度，且下夹具主体下部向下延伸有一个带有外螺纹的柱状体；所述伺服液压缸(22)的活塞杆上部旋在该柱状体上；所述试验机底座(20)的圆形凹槽与成像位移台(18)的圆形凸台同轴配合连接，并经锁紧螺钉(19)锁定。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于X射线成像的大载荷高频率原位拉伸和疲劳试验机，其特征在于，所述支撑筒(4)由顶盖(3)经螺钉固定在一个上下开口的筒体上构成；所述上夹具(6)的上夹具主体(6-1)固定在支撑筒的顶盖(3)底面上。 4.根据权利要求3所述的一种基于高能X射线成像的大载荷、高频率原位拉伸和疲劳试验机，其特征在于，所述锁紧螺钉(19)为四个，四个锁紧螺钉将试验机底座(20)固定在成像位移台(18)上；所述液压油管(12)为钢丝缠绕液压油管。 5.一种采用如权利要求1所述的疲劳试验机的试验方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)将试验机主体置于光源实验平台(17)上的成像位移台(18)上，试验机底座(20)圆形凹槽与成像位移台(18)圆形凸台同轴配合连接，并通过锁紧螺钉(19)保证成像位移台(18)与试验机主体及装夹的试样(7)轴心同轴且不发生相对旋转； 2)将试验机主体的伺服液压缸(22)通过钢丝缠绕液压油管(12)与液压站(14)上的电液伺服阀(13)相连接；将力传感器即载荷传感器(5)、电液伺服阀(13)及X射线探测器(11)与数据采集与控制单元(15)相连接，并连接数据处理单元(16)；载荷传感器(5)与电液伺服阀(13)，分别通过数据线与控制单元(15)连接，形成闭环控制系统；通过对比控制器输入信号即设定加载目标值与载荷传感器(5)反馈信号即试样实际加载，判断液压缸下一步动作，并根据位移传感器得到反馈信号，控制电液伺服阀(13)控制液压油压力与速度，高压液压油根据设定控制信号不断变换地输入到伺服液压缸(22)的上下油腔，推动活塞上下运动，并通过连接杆即活塞杆与下夹具(8)将加载力传至试样(7)； 3)通过数据采集与控制单元(15)控制伺服液压缸(22)上下移动至与试样(7)匹配的位置，使用镊子工具从透明围罩(9)侧面试样安装窗口处将试样(7)放入上夹具主体(6-1)与下夹具主体(8-3)的试样卡槽内，上夹具压块(6-3)与下夹具压块(8-3)通过螺钉与上夹具主体(6-1)与下夹具压块(8-1)连接，将试样(7)固定； 4)通过控制单元(15)控制伺服液压缸(22)拉伸，直到数据处理单元(16)的控制界面上从而看到载荷传感器(5)采集到的力信号变为零，从而准备进行试验； 5)通过控制单元(15)控制伺服液压缸(22)进行往复运动，当往复竖向位移载荷达到设定的成像循环次数后，数据处理与控制单元(15)控制伺服液压缸(22)停止作动； 6)启动同步辐射光源(1)，同步辐射光源平台上的成像位移台(18)旋转，并带动试验机主体及主体内的试样(7)进行180度旋转；同时，同步辐射光源的光发射器(2)发出的同步辐射高能X射线穿过透明围罩(9)，再穿透180度旋转的试样后由同步辐射光源的X射线探测器(11)接收，完成对试样的180度成像；重复以上操作，直至达到设定的完成试验的循环次数；捕捉到的高分辨率的二维图像数据传输到图像处理单元即数据处理单元(16)进行三维重构，完成材料内部三维形貌的重构； 7)可参照上述流程，对试样(7)施加恒定载荷，对不同加载力水平下的试样进行成像，完成原位拉伸成像实验。
所属类别：	发明专利