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专利号: 2018104417178
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.超声裂解试验装置,包括万能材料试验机、上超声振动机构、下超声振动机构和计算机系统(20),其特征在于,上超声振动机构和下超声振动机构结构相同,且上下对称;所述下超声振动机构包括下超声波发生器(21)、下超声换能器(4)、下超声变幅杆(9)和下固定装置;所述下超声波发生器(21)和下超声换能器(4)通过导线连接,所述下超声换能器(4)的上端和下超声变幅杆(9)通过螺纹连接;所述下固定装置包括下T型块(1)、下T型块固定板(2)、下拉杆(3)、下压板(5)、下超声固定板(6)和下法兰板(8);从下至上,下T型块(1)固定在下T型块固定板(2)上;所述下超声固定板(6)与下T型块固定板(2)之间设置有四根下拉杆(3);所述下拉杆(3)之间设置有下超声换能器(4);所述下法兰板(8)下端面通过螺钉(18)与下压板(5)连接,下法兰板(8)、下超声固定板(6)、下压板(5)中心相同位置处开设有孔A,下超声变幅杆(9)穿过孔A。

2.根据权利要求1所述的超声裂解试验装置,其特征在于,所述下T型块固定板(2)中间开设有方槽;下T型块(1)穿过下T型块固定板(2)中间的方槽并通过螺钉、螺母和下T型块固定板(2)固定连接。

3.根据权利要求1所述的超声裂解试验装置,其特征在于,所述上超声振动机构包括上超声波发生器(19)、上超声换能器(14)、上超声变幅杆(17)和上固定装置;所述上固定装置包括上T型块(11)、上T型块固定板(12)、上拉杆(13)、上超声固定板(15)、上法兰板(16)和上压板(22)。

4.根据权利要求1所述的超声裂解试验装置,其特征在于,裂解试样(10)通过两个双头螺柱分别和下超声变幅杆(9)、上超声变幅杆(17)连接;上T型块(11)、下T型块(1)分别被万能材料试验机的上夹具、下夹具夹紧。

5.根据权利要求3所述的超声裂解试验装置,其特征在于,下压板(5)、下法兰板(8)的圆形通槽和下超声变幅杆(9)的圆柱外壁保持同心装配,下压板(5)、下法兰板(8)与下超声变幅杆(9)的法兰接触,下法兰板(8)上的孔与下超声变幅杆(9)的圆柱外壁有间隙;上法兰板(16)和上压板(22)的圆形通槽和上超声变幅杆(17)的圆柱外壁保持同心装配,上压板(22)、上法兰板(16)与上超声变幅杆(17)的法兰接触,上法兰板(16)上的孔与上超声变幅杆(17)的圆柱外壁有间隙。

6.根据权利要求1所述的超声裂解试验装置,其特征在于,该装置通过在下超声变幅杆(9)、上超声变幅杆(17)上设置夹具,固定夹紧并进行超声振动拉伸裂解试验;也可通过万能材料试验机升降平台的向下作用,对镦粗试样进行超声振动镦粗试验。

7.根据权利要求3或者5任一项所述的基于超声裂解试验装置的试验方法,其特征在于,裂解试样(10)根据解析法或者数值有限元法进行设计,试样长度为超声波在试样中传播波长的1/2,试样固有频率为超声振动频率,裂解试样(10)与上超声振动机构、下超声振动机构共同构成一个谐振系统;通过计算机系统(20)控制上超声波发生器(19)、下超声波发生器(21),使上超声波发生器(19)、下超声波发生器(21)分别同时产生振幅、频率、初相相同的正弦、余弦信号,使得两个超声波振幅、作用在试样上的应力相互叠加,裂解试样(10)中间位置应力最大;通过调节超声振动的振幅、频率和振动模式,控制拉伸机拉伸速度,使试样在超声振动和万能材料试验机静载力作用下拉伸断裂。

8.根据权利要求7所述的试验方法,其特征在于,通过调节上超声波发生器(19)、下超声波发生器(21)的超声信号参数即振幅、频率、初相,使上面、下面两个超声波振动在裂解试样(10)中叠加,最后产生不同类型的超声波振动。

9.根据权利要求7所述的试验方法,其特征在于,通过设置上超声振动机构、下超声振动机构,试验时可得到的超声波振幅范围为0μm-100μm。