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原文传递一种压电体多场耦合致振动疲劳实验装置及测试方法

专利名称：	一种压电体多场耦合致振动疲劳实验装置及测试方法
摘要：	本发明公开了一种压电体多场耦合致振动疲劳实验装置及测试方法，它包括激振装置、温度场加载装置以及电场加载装置；激振装置是通过利用旋转磁场和磁铁间的非接触磁力作为激振力，温度场加载装置是通过在实验对象周围布置加热线圈；电场加载装置是通过将实验对象接通外部可调节电源，给实验对象施加一个可控的电载荷。本发明简单易用、成本低廉，可控性高，能够给实验对象提供稳定可控的力载荷，或力、电载荷，或热、力载荷，或热、力、电载荷，实验结果的准确性值高，对研究压电结构在多场耦合加载作用下的振动疲劳寿命测试问题有重要价值。
专利类型：	发明专利
申请人：	南昌航空大学
发明人：	刘文光;吴兴意;吕志鹏;方孟翔
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN202010160150.4
公开号：	CN111157378A
代理机构：	南昌市平凡知识产权代理事务所
代理人：	张文杰
分类号：	G01N3/34;G01M7/02;G;G01;G01N;G01M;G01N3;G01M7;G01N3/34;G01M7/02
申请人地址：	330063 江西省南昌市丰和南大道696号
主权项：	1.一种压电体多场耦合致振动疲劳实验装置及测试方法，其特征在于它包含激振装置、温度场加载装置和电场加载装置；所述的激振装置分为发出激励端和接收激励端；发出激励端包含电机支架、调速电机、联轴器、转角器及转角器支座、法兰盘、激振圆盘、磁铁A；所述的调速电机通过电机支架固定在底板上；调速电机的输出轴通过联轴器与转角器的输入轴连接；转角器通过转角器支座固定在底板上；转角器的输出轴通过法兰盘与激振圆盘连接；激振圆盘上沿同一圆周方向等距嵌入有若干块磁极方向、外形尺寸、磁场强度都一致的磁铁A；接收激励端包含磁铁B、工字形夹具；工字形夹具固定在底板上；工字形夹具上装夹有实验对象；实验对象的自由端固定有一块磁铁B，且该磁铁B上表面与激振圆盘上的磁铁A下表面为同性或异性磁极并位于其下方；发出激励端的调速电机的轴线与激振装置的接收激励端的中轴线共线；所述的温度场加载装置包含导线一、环绕在实验对象周围的加热线圈、线圈内部的温度传感器以及温度控制系统；加热线圈环绕在已完成装夹的实验对象的四周，温度传感器放置于被环绕的空间内，二者分别通过导线一与温度控制系统相连接；由温度控制系统给加热线圈发出加热指令，由温度传感器测量被加热区域温度并反馈给温度控制系统，温度控制系统根据反馈信息判断是否继续加热；所述的电场加载装包含导线二和外部电源；实验对象通过导线二与外部电源接通；外部电源输出端一极与实验对象的压电体相连，另一极与基体相连，根据实验要求设置电源的输出电压、电流以及频率参数，以此实验对实验对象施加一个可控的电场载荷。 2.根据权利要求1所述的一种压电体多场耦合致振动疲劳实验装置及测试方法，其特征在于所述的工字形夹具包含装夹锁紧螺钉、上压板、可调下压板、定位锁紧螺钉和底座；所述的底座上设有四个长腰孔，底座通过螺栓及长腰孔固定在底板上；长腰孔的长度方向与调速电机轴线方向一致；底座上部的圆柱形导轨安装在可调下压板的导轨孔中，并通过定位锁紧螺钉固定可调下压板的位置；上压板通过装夹锁紧螺钉与可调下压板连接。 3.根据权利要求1所述的一种压电体多场耦合致振动疲劳实验装置及测试方法，其特征在于激振装置所提供的激振力的大小的调节方式包含以下两种：一、通过改变磁铁A和磁铁B间的垂直高度，即调整工字形夹具上的可调下压板的位置，以改变两磁铁间磁力的大小，从而改变激振力的大小；二、通过更换磁场强度不同的磁铁，以改变两磁铁间磁力的大小，从而改变激振力的大小。 4.根据权利要求1所述的一种压电体多场耦合致振动疲劳实验装置及测试方法，其特征在于激振装置所提供的激振频率的大小的调节方式包含以下两种：一、通过调整调速电机的转速来改变激振圆盘的转速，从而改变旋转磁场与磁铁B间的激振力的作用频率，从而改变激振频率；二、通过改变激振圆盘上磁铁A的数量，也可以实现改变激振力的作用频率，从而改变激振频率。 5.压电体多场耦合致振动疲劳测试方法，其特征在于它包含如下步骤：一、将实验对象的自由端固定一块磁铁B，且该磁铁的中心位于实验对象的中轴线上，然后布置电场加载装置，利用导线二将实验对象与外部电源相连接，其中电源输出端一极与实验对象的压电体相连，另一极与基体相连；二、将经过上述处理的实验对象装夹在工字形夹具上，适当调整其位置使得固定在实验对象上的磁铁B处于激振圆盘上磁铁A的正下方（即当激振圆盘上的某个磁铁A处于调速电机轴线上时），然后布置温度场加载装置；在实验对象周围布置加热线圈，接着将温度传感器布置在线圈加热所加热的空间中，并将加热线圈和温度传感器接入温度控制系统；三、打开电场加载装置或温度场加载装置或同时这两个装置，并设置合适的实验参数，然后打开调速电机，根据n=60f / N调整电机转速，其中n为调速电机转速，f为实验所需施加的激振频率，N为激振圆盘上的磁铁A数量；四、设置好所有实验相关参数后，实时观察实验对象的状态，并记录从实验开始至实验对象开始产生裂纹的时间、裂纹扩展耗时和裂纹长度；五、更换不同的实验对象，或改变某一个或多个载荷的大小来进行不同的实验研究。
所属类别：	发明专利