分别为上夹座31和下夹座32，上夹座31和下夹座32同轴正对设置，上夹座31通过称重传感器35安装在移动座27下表面，上夹座31通过螺纹安装在称重传感器35下端，下夹座32通过安装座33固定在固定座24上。本例中上夹座31上端设置有螺柱34，螺柱34通过螺纹与称重传感器35下端连接，一方面便于快速拆装，另一方面便于小范围调整上夹座31的高度，以适应不同长度的试样。
[0076]本例中上夹座31和下夹座32主体结构一致，如图4所示，以下夹座32为例，其包括圆形的支撑块，支撑块上开设有用于安装夹头的第一凹槽36和第二凹槽37，第一凹槽36与第二凹槽37连通，形成倒T型结构，第一凹槽36的宽度小于第二凹槽37的宽度，第一凹槽36末端为半圆形，便于夹头装入后的对中。该结构使得夹头能从支撑块侧面装入，且限制其竖直方向上的移动。该上夹座31和下夹座32为通用性夹座，用于快速安装可取下夹头，在测试不同试样时，根据试样的形状选择不同的夹头即可。因此更换速度快，适用性广。
[0077]进一步地如图5所示，夹头包括安装段72和用于固定试样的装夹段71，安装段72为与第一凹槽36和第二凹槽37相适应阶梯轴状(即倒T型结构)，装夹段71上设置有用于与试样连接或配合的定位结构，本例中以板件试样为例，装夹段71上设置有安装槽73以及与安装槽73垂直的固定孔74，试验时，夹头从侧面装入夹座，板件试样两端置于两个夹头的安装槽73内，通过横向穿设的销轴罗螺栓固定，即实现试样的固定。同理可以根据试样两端的结构制作相应的夹头。
[0078I还包括箱体15和高频感应加热炉41，箱体15支撑在柜体11上，柜体11内还设置有液压箱12等，箱体15内设置有与高频感应加热炉41连接的电控箱14等。感应加热线圈42可拆卸地安装在高频感应加热炉41上，以便于根据不同试样更换不同规格的感应加热线圈42，所述高频感应加热炉41通过水平移动机构支撑在箱体15上，并能使感应加热线圈42靠近或远离试样加载区域，如此设置便于将感应加热线圈42送入试样加载区域和移出，避免干涉等问题。其中水平移动机构可以为滚轮48、导轨，滑座、滑轨，或齿轮齿条形成的移动机构等。本例中为滚轮48结构。
[0079]本例中，为了进一步实现感应加热线圈42的位置调整，水平移动机构上安装有支撑座47，支撑座47中部设置有支撑套45，所述高频感应加热炉41安装在支撑架43内，支撑架43下端安装有螺杆44，所述螺杆44穿过支撑套45，螺杆44上套设有螺母46，螺母46压在支撑套45上端。上述结构，支撑套45与螺杆44之间有间隙，螺杆44仅与螺母46配合，通过转动螺母46可以实现高频感应加热炉41和感应加热线圈42的高度调整，拨动高频感应加热炉41还可以实现其转动，在需要更换感应加热线圈42时，先通过水平移动机构移出，再转动高频感应加热炉41进行更换，操作方便。
[0080]所述冷却装置包括喷头5，所述喷头5通过管路与空压机或水箱13连接，可以采用风冷或水冷，当采用压缩空气冷却时，冷却由空气压缩机、减压稳压阀、空气质量流量控制器和三通接头等组成，通过管道互相连接;它用于提供热力耦合疲劳试验所需的冷却气流，并通过喷头5进行喷吹。
[0081]当采用自来水冷却时，冷却装置由水栗和水箱13等组成，通过管道互相连接。如图3所示，为了便于水冷时冷却水的收集，固定座24上设置有集水槽38，该集水槽38位于试样加载区域下方，围在安装座33和下夹座32外，集水槽38通过管路39和水栗与水箱13连接，使得冷却水能够收集，避免四处飞溅;并循环使用，同时感应加热线圈42内也设置有冷却水通道，冷却水通道可以与水箱13连接。
[0082]如图6所示，所述冷却装置还包括用于支撑喷头5的旋转机构，旋转机构包括底板、压筒62、支撑杆61和弹簧64，支撑杆61下端连接有压盘63，该压盘63位于压筒62内，支撑杆61向上伸出压筒62，弹簧64设置在压盘63与底板之间，且压筒62与压盘63之间设置有相配合的限位槽和凸台，支撑杆61上端设置有喷头锁紧机构65。本例中底板即为固定座24，由于压筒62与压盘63上表面之间形成相互配合的限位槽和凸台，当压下支撑杆61时，凸台与限位槽之间脱离，可以转动支撑杆61，实现喷头5的转动;松开支撑杆61后压盘63在弹簧64作用下上升，凸台进入限位槽，使得支撑杆61定位。该结构可以将喷头5转动并定位于指定位置，在不需要冷却时将喷头5转开，避免干涉。本例中的喷头锁紧机构65采用抱箍，其他实施例中可以采用其他类似结构。在固定座24上还开设有多个安装螺孔66，便于安装其他附加部件，如测试元件等。
[0083]实施例2
[0084]如图7所示为本发明的另一实施方式，与实施例1不同之处在于，本例中在支撑板22上表面设置一个上夹座31，并连接有称重传感器34，固定座24下表面设置一个下夹座32，两个夹座之间形成另一个试样加载区域，并设置有测试装置、冷却装置和加热装置等。其中下方加热装置的感应加热线圈42与上方加热装置共用一高频感应加热炉41;该结构固定座上方和下方的两个加载区域同时对同一试样进行加载，例如上方的进行拉伸加载，下方的进行压缩加载，两组同步进行且施加的载荷相同，行程相同。如此可进一步缩短试验周期。其余结构均与实施例1相同或类似。
[0085]本发明对在热力耦合作用下的材料或产品疲劳寿命的考核提供了合理的考核环境，从而为材料或产品的优化设计提供依据，并为材料或产品的数值计算提供试验数据支撑，以便能够快速判断数值结果的准确性，能够显著降低材料或产品的研发成本，提高材料或广品的研发效率，提尚材料或广品的疲劳寿命。
[0086]任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，其特征在于:包括用于对试样提供单轴的拉伸载荷或者压缩载荷的加载装置、用于快速加热试样的加热装置、用于快速冷却试样的冷却装置、测试装置和控制装置，所述加载装置包括两个夹座以及驱动两个夹座靠拢和背离的驱动机构，所述加热装置位于两个夹座之间形成的试样加载区域内，所述冷却装置靠近试样加载区域。2.根据权利要求1所述的一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，其特征在于:所述加载装置还包括支撑机构、固定座、移动座和多根导向柱，所述固定座安装在支撑机构上部，移动座位于固定座上方，所述驱动机构安装在支撑机构下部，所述导向柱竖直穿过固定座，导向柱上端与移动座连接，下端与驱动机构连接，两个所述夹座正对地安装在移动座和固定座上。3.根据权利要求2所述的一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，其特征在于:所述支撑机构包括底座和设置在底座上的支撑柱，所述固定座安装在支撑柱上端;所述驱动机构上端安装有支撑板，所述导向柱下端固定在支撑板上，所述固定座上设置有与导向柱对应的导向套。4.根据权利要求2所述的一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，其特征在于:所述驱动机构为气缸或液压缸，所述冷却装置包括喷头，所述喷头通过管路与空压机或水箱连接，所述固定座上设置有集水槽，该集水槽位于试样加载区域下方，所述集水槽通过管路与水箱连接;两个夹座分别为上夹座和下夹座，上夹座和下夹座正对，上夹座通过称重传感器安装在移动座下表面，上夹座通过螺纹安装在称重传感器下端，所述下夹座通过安装座固定在固定座上。5.根据权利要求3所述的一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，其特征在于:所述支撑板上表面与固定座下表面分别设置有一个夹座，两个夹座之间形成另一个试样加载区域，并设置有冷却装置和加热装置，固定座上方和下方的两个加载区域同时对试样进行拉伸和压缩加载。6.根据权利要求1所述的一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，其特征在于:所述夹座包括支撑块，所述支撑块上开设有用于安装夹头的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽连通，第一凹槽的宽度小于第二凹槽的宽度，使得夹头能从支撑块侧面装入，且限制其竖直方向移动。7.根据权利要求6所述的一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，其特征在于:所述夹头包括安装段和用于固定试样的装夹段，所述安装段为与第一凹槽和第二凹槽相适应阶梯轴状，所述装夹段上设置有用于与试样连接或配合的定位结构。8.根据权利要求1所述的一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，其特征在于:所述冷却装置包括喷头以及用于支撑喷头的旋转机构，所述旋转机构包括底板、压筒、支撑杆和弹簧，所述支撑杆下端连接有压盘，该压盘位于所述压筒内，支撑杆向上伸出压筒，所述弹簧设置在压盘与底板之间，且压筒与压盘之间设置有相配合的限位槽和凸台，所述支撑杆上端设置有喷头锁紧机构。9.根据权利要求1所述的一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，其特征在于:还包括箱体，所述加热装置包括高频感应加热炉和感应加热线圈，感应加热线圈可拆卸地安装在高频感应加热炉上，所述高频感应加热炉通过水平移动机构支撑在箱体上，并能使感应加热线圈靠近或远离试样加载区域。10.根据权利要求9所述的一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，其特征在于:所述水平移动机构上安装有支撑座，支撑座中部设置有支撑套，所述高频感应加热炉安装在支撑架内，支撑架下端安装有螺杆，所述螺杆穿过支撑套，螺杆上套设有螺母，螺母压在支撑套上端。
【专利摘要】本发明提供一种热力耦合作用下材料疲劳试验装置，包括用于对试样提供单轴的拉伸载荷或者压缩载荷的加载装置、用于快速加热的感应加热线圈以及用于快速冷却试样的冷却装置，加载装置包括两个夹座以及驱动两个夹座靠拢和背离的驱动机构，感应加热线圈位于两个夹座之间形成的试样加载区域内，冷却装置靠近试样加载区域，可采用风冷或水冷，两个夹座上设置有与试样对应的夹头，感应加热线圈可水平、上下和旋转调整位置。本发明对在热力耦合作用下的材料或产品疲劳寿命的考核提供了合理的考核环境，能够实现拉伸、压缩状态下的热力耦合疲劳试验，以更准确地预测材料或产品疲劳寿命。实现快速升温，缩短试验周期，提高试验效率。
【IPC分类】G01N3/04, G01N3/18, G01N3/60
【公开号】CN105651638
【申请号】
【发明人】唐远金, 孙智富, 孙健
【申请人】重庆微世特机电设备有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月21日