扭转弯曲复合加载试验装置和弯扭组合疲劳监测方法

本申请涉及金属材料性能测试，尤其涉及一种扭转弯曲复合加载试验装置和弯扭组合疲劳监测方法。

背景技术：

1、在航空航天、车辆工程及机械制造领域，很多关键零部件在实际服役过程中并非承受单一的拉伸、弯曲或扭转载荷，而是同时承受弯曲载荷和扭转载荷的复合作用。这种弯扭复合应力状态往往导致零部件的疲劳失效模式与单一载荷作用下截然不同，其裂纹萌生位置、扩展路径及最终断裂形式均存在显著差异。

2、因此，需要对材料进行弯扭组合疲劳试验，以评估真实服役可靠性和预测疲劳寿命的重要手段。然而，现有的弯扭组合疲劳试验装置施加在试样上的扭转载荷载荷并非平滑的交变扭矩，而是带有间断和冲击分量的复杂载荷；弯曲载荷加载位置相对固定，无法实现扭转载荷和弯曲载荷的自由进行，进而导致，严重影响了弯扭转疲劳试验的载荷谱精度和可重复性。

3、需要说明的是，上述内容并不必然是现有技术，也不用于限制本申请的保护范围。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种扭转弯曲复合加载试验装置和弯扭组合疲劳监测方法，以解决或缓解上面提出的一项或更多项技术问题。

2、本申请实施例的第一方面，提供一种扭转弯曲复合加载试验装置，包括：

3、主体单元，所述主体单元包括第一支撑板；

4、扭转激振单元，所述扭转激振单元设置在所述第一支撑板上，以用于对试验工件施加扭转激振载荷；

5、夹持和扭矩检测单元，所述夹持和扭矩检测单元设置于所述第一支撑板上，所述夹持和扭矩检测单元包括夹持部和所述扭矩检测部，所述夹持部具有相对设置的第一扭头和第二扭头，所述第一扭头和所述第二扭头之间设置有试验工件，所述扭矩检测部包括测力杆和拉压力传感器，所述测力杆用于连接所述拉压力传感器和所述第一扭头，所述扭转激振单元的扭矩输出端与所述第二扭头连接；

6、弯曲载荷单元，所述弯曲载荷单元位于所述第一扭头和所述第二扭头之间，以用于向所述试验工件施加弯曲载荷。

7、本申请实施例的装置结构紧凑实现了弯扭复合加载功能，其扭矩检测精度高、弯曲和扭矩载荷加载方式灵活。

8、具体地，将扭矩激振单元、夹持和扭矩检测单元、弯曲载荷单元集合在主体单元的第一支撑板上，各单元之间协同工作，整体结构紧凑，占用较小的空间。第一扭头和侧力杆连接，第二扭头与扭转激振载荷连接，扭转激振载荷施加扭转载荷，通过第二扭头施加在试验工件上，即第二扭头反力约束，第一扭头具有旋转趋势，侧力杆将反转力矩传递至拉力传感器中，通过传感器测得的反力值乘以第一扭头旋转中心至侧力杆作用点的距离，即可得到扭矩值，进而几乎避免了旋转轴上安装动态扭矩传感器的复杂性和高昂成本，且测力杆和传感器均位于固定端，不受弯矩干扰，精度更高、稳定性更好。弯曲载荷单元位于第一扭头和第二扭头之间，可以对试验工件的任意位置进行测试。切弯曲载荷还可以根据试验需求，选择性地施加动态载荷或静态载荷。弯曲载荷单元与扭转激振单元相互独立施加载荷，可根据试验需求分别调整各加载单元的输出参数，能够灵活实现多种弯扭复合加载模式，适应不同材料或结构件的疲劳试验要求。

9、本申请实施例的第二方面，提供一种弯扭组合疲劳监测方法。该检测方法是在第一方面所述的扭转弯曲复合加载试验装置中进行的。

1.一种扭转弯曲复合加载试验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的扭转弯曲复合加载试验装置，其特征在于，所述扭转激振单元包括驱动组件、主动带轮、从动带轮、同步带、摆臂、摆臂轴和偏心件，

3.根据权利要求2所述的扭转弯曲复合加载试验装置，其特征在于，所述主体单元还包括：

4.根据权利要求3所述的扭转弯曲复合加载试验装置，其特征在于，所述摆臂贯穿所述第一支撑板，

5.根据权利要求3所述的扭转弯曲复合加载试验装置，其特征在于，所述第一扭头和所述第二扭头分别通过转动支承件可转动地安装在所述第二底座内；

6.根据权利要求1所述的扭转弯曲复合加载试验装置，其特征在于，所述弯曲载荷单元还包括：

7.根据权利要求6所述的扭转弯曲复合加载试验装置，其特征在于，所述挂架本体与所述试验工件通过转动配合件可转动的套设在所述试验工件上，

8.根据权利要求6或7所述的扭转弯曲复合加载试验装置，其特征在于，还包括：磁信号传感器，所述磁信号传感器套设在所述试验工件上，所述磁信号传感器套设在所述试验工件上的位置与所述弯曲载荷单元向所述试验工件施加弯曲载荷的位置重合；

9.根据权利要求8所述的扭转弯曲复合加载试验装置，其特征在于，所述挂架本体与所述拉力传感器之间还设置有连接件；

10.一种弯扭组合疲劳监测方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的扭转弯曲复合加载试验装置中进行的。