高温复合加载热机械疲劳试验系统

高温复合加载热机械疲劳试验系统

2004年通过“10.5”学科建设费建设的可用于高温复合加载的疲劳试验

系统。如图2.1所示。

系统主要由以下几部分组成：

1. 809液压伺服材料试验台架

高刚度框架：

载荷能力：动静态＋/- 250kN. 扭矩：动静态＋/-2200

N-m。

拉扭复合载荷传感器：拉伸：动静态＋/- 250kN.

扭矩：动静态＋/-2200 N-m。

抗侧载荷静压作动缸。

作动缸线性行程：动静态150mm.

作动缸扭角行程：动态90°，静态100°。

2. 油源

静音、柱塞式变量泵。

－流量：60LPM，

－压力：21Mpa

－噪音：满功率输出，3米处测量为63分贝。

3. TestStar高速全数字控制系统：

闭环控制速度：6kHz

自适应补偿控制，调节相位和波形，调节速率6kHz.

信号调节分辨率：24Bit.

可施加各种波形：正弦，三角，方波，块波，及各种实采波形

控制模式：物理量及函数量控制（载荷，位移，应变，温度等物理量控制，及上述量的函数组合量控制）。各种控制模式可在线自动无冲击切换。

支持多种数据采集模式：等时间，等间隔，最大最小值，峰谷值，指定区间等。不同数采模式可同时使用。

4. 动静态拉扭复合夹具

适用于常温至高温试验。

夹具内设计有空气冷却通道，允许对空心筒状试件作内部冷却，适用于TMF试验。

载荷能力：动静态＋/- 250kN. 扭矩：动静态＋/-2200 N-m

精密水冷液压夹具, 适用试件范围：

圆棒试件6.4~26.2mm。

平板试件1-17mm。

固定圆直径试件30mm,20mm

夹持压力7-70Mpa可调，压力稳定1％的压力设置。

5. 各类引伸计及其传感器

1）断裂力学紧凑拉伸夹具

试件厚度：12.7mm。

销钉直径：12.2mm.

动态载荷：30kN, 静态载荷：60kN。

2）动静态三点弯曲夹具

动态载荷：100kN。

跨距：305mm内可调

3）动静态轴向引伸计

标距：25mm。

应变范围：－10％～50％。

适用平板及圆棒试件。

4）动静态轴向引伸计

标距：50mm。

应变范围：－10％～50％。

适用平板及圆棒试件。

5）高温动静态拉扭复合引伸计

轴向标距：25mm。

固定试件直径：10mm。

轴向行程：+/-10%

试件直径：10mm

扭转角度：+/-5°

温度范围：1200°C

6）常温动静态拉扭复合引伸计

轴向标距：25mm。

固定试件直径：17mm

轴向行程：+/-10%

扭转角度：+/-5°

7）高温动静态轴向引伸计

标距：25mm。

应变范围：－5mm ~ 10mm

温度范围：1200°C

接触力：300 g.

8）常温COD规

压缩标距：12mm。

行程范围：0～4mm。

适用：K1C，J1C，裂纹扩展试验。

6. 恒温高温加热炉

长寿命碳化硅加热元件，轻质高温阻氧化铝隔热材料。

100°C～1400°C 温度范围

温度控制器：PID自适应温度控制系统，双区控制，温控精度＋/-1°C，

可和MTS控制器通信，近程或远程温度设定。

加热空间：高90mm, 宽、深62.5mm

7. 射频感应加热系统

射频发生器：5KVA,频率范围50 to 450 KHz。

加热速率：起决于试件的材料特性及试件几何形状。

温度反馈：热电偶。一个信号反馈用于温度控制，两个用于温度监视。

温度控制器：自适应PID双模态温度控制系统，用于加热和冷却。

预绕制感应线圈：按MTS的试件设计绕制。

主动冷却系统：冷却－试件表面，强制风冷，空气流量控制－比例阀控制冷却空气流速。

8. 试验软件

包括：

1）MPT 试验软件

MPT 是一种多功能的试验应用软件。可方便灵活的设定加载方案（标准波形或载荷谱）、控制模式、数采方案等；提供事件触发功能，可提供试验进程逻辑控制。

2）高低周疲劳试验软件

ASTM E606-92, E466-96, D3479-76

高周控制模式：载荷，位移，应变，0.01 Hz 到70 Hz.

低周疲劳控制模式：载荷，应变，非线性应变，0.00001 Hz 到12Hz.

实时回滞环绘制。

3）断裂韧性试验软件（J1C, K1C )

ASTM E399 、E561

在线载荷/位移曲线绘制。

预制裂纹至裂纹长度测量全自动完成。用夹持式裂纹规测量裂纹长度。4）疲劳裂纹扩展软件

ASTM E6947

用夹持式裂纹规测量裂纹长度

实时曲线绘制：载荷/位移，裂纹长度扩展速率。

5）静态试验软件

拉伸、压缩、弯曲、撕裂、剥离等。

6）结构正弦扫频模块

包含在MPT软件中

7）结构的疲劳、任意波形及静强度试验模块

包含在MPT软件中

9 附件系统：

1）机械式冷却系统；

2）空气压缩机。

●可满足的试验应用范围

系统可完成在，常温、恒温高温、高低温循环情况下，金属材料的性能及疲劳试验，构件的单轴动态疲劳、静态强度试验。

●动态试验项目：

1)材料的常温及高温拉扭复合疲劳试验。

2)材料的高周、低周疲劳试验。

3)材料热机疲劳试验（恒温变载，恒载变温，热机相位协调，热机无相位协

调随机。）

4)材料断裂韧性试验，J1C，K1C。

5)材料疲劳裂纹扩展试验。

6)结构常规波形试验：正弦波，三角波，方波，斜波，基于频率的随机波。

7)结构正弦扫频试验，用于探测构件的自振频率。

8)结构任意波形试验，载荷谱试验。

●静态试验项目

1)材料拉伸，压缩，弯曲，撕裂，剪切等静态试验项目。

2)结构的静强度破坏试验。