改進的同步輻射光源原位成像的疲勞試驗機夾持機構的製造方法與工藝

2023-09-14 05:40:25

本發明涉及一種用同步輻射光源進行原位成像的疲勞試驗機的試樣夾持機構以及安裝與實驗方法。

背景技術：
長期以來，人們就工程結構的疲勞破壞問題開展了大量的研究。一般認為，疲勞壽命主要消耗在裂紋萌生與短裂紋擴展階段。短裂紋的擴展行為宏觀上隨著裂紋長度增大而發生變化，微觀上還受到金屬微觀組織和環境等因素的影響，再加上裂紋閉合以及小裂紋效應等問題，使得服役過程中循環載荷下的短裂紋的擴展問題變得十分複雜。為更好地探究裂紋在擴展過程中與微觀組織變化以及宏觀力學性能的關係，進而為工程零部件的壽命設計提供更加可靠的理論依據，需要通過疲勞試驗機對零部件進行試驗，獲取材料在外載荷作用下的宏觀定量力學參數。原位疲勞試驗通過將電子顯微技術與傳統的材料疲勞測試技術有效地結合，在對材料試樣進行力學加載和疲勞測試過程中，分階段的停機，停機時通過實驗平臺上集成的顯微成像系統，對材料組織結構變化、微觀變形損傷、進行原位成像記錄；宏觀的疲勞力學測試數據和多個階段的成像記錄結合，即能反映材料的力學性能和顯微組織演變規律，為分析固態材料的力學特性和微觀組織演變規律提供了新的方法。現有的原位疲勞試驗裝置中，顯微成像系統一般為光學顯微鏡，由於其解析度以及放大倍率較低，測試效果有很大的局限性。近年來，出現了使用掃描電子顯微鏡(SEM)的疲勞試驗機。如：德國的Kammrath&Weiss公司開發的原位拉伸測試儀器利用伺服伺服電機驅動，配合SEM的使用，可以對金屬材料進行原位疲勞測試。SEM解析度達微米級，能更好的觀察到材料的微觀組織形貌和缺陷。但是，SEM只能得到材料的表面的二維圖像，而不能得到材料的內部的三維立體圖像；且其光源亮度低，光信號檢測信噪比低，使得測量精度與檢測靈敏度有待提高。由西南交大牽引動力實驗室吳聖川老師帶頭率先開發出了國內第一臺可用於同步輻射成像的原位觀測疲勞試驗機，並已初步投入使用。其主要架構如中國專利CN105334237A所述。但在使用中發現疲勞試驗機在疲勞試驗的過程中，由於產生的振動劇烈，並且在試驗過程中夾具對試樣的夾持常常會因為劇烈的振動導致鬆脫。另外，對試樣發生塑性變形後無進一步的調節手段，以致試驗無法順利的進行下去，基於該實際情況，非常有必要對夾具的夾持機構進行進一步的改進。

技術實現要素：
鑑於現有技術的以上不足，本發明的目的是所改進後的可用於同步輻射光源進行原位成像的疲勞試驗機試樣夾持機構，使其克服現有技術的不足。本發明的目的是通過如下的手段實現的：一種改進的同步輻射光源原位成像的疲勞試驗機夾持機構，設置在同步輻射光源的平臺圓筒形狀的底座之上，所述夾持機構包括試樣夾持單元和塑性變形追加調整單元；試樣夾持單元沿試驗機底座中軸線豎向布置，分為下夾頭段和上夾頭段兩個部分：在下夾頭段，蓋板固定在底座的頂部；從動杆的頂端伸出蓋板與下夾具聯接，從動杆與下夾具之間設置有碟簧；上夾頭段由圓筒形的圍罩支撐，上夾具懸置在下夾具之上，由下往上依次通過法蘭工裝聯接傳感器和調壓螺杆一；調壓螺杆一與調節圓盤一螺紋聯接，調節圓盤一的中部開孔並與載荷傳感器的上端螺紋聯接，載荷傳感器的下端與法蘭工裝螺紋聯接。與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明...