一種用于金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展的觀測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬材料的裂紋檢測(cè)系統(tǒng)，特別涉及一種用于金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展的觀測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，金屬疲勞失效是導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械失效的主要原因之一。金屬材料發(fā)生疲勞的完整過程是在循環(huán)應(yīng)力的作用下形成裂紋，裂紋擴(kuò)展并且最終達(dá)到斷裂所需的臨界尺寸的過程。因此，金屬材料疲勞機(jī)理包涵著在交變應(yīng)力作用下金屬材料中裂紋萌生和穩(wěn)定擴(kuò)展的機(jī)理，從而需要對(duì)裂紋萌生和穩(wěn)定擴(kuò)展進(jìn)行精確的分析，以便于準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)材料的疲勞壽命并完整分析金屬疲勞失效過程。常用的測(cè)試方法是，通過實(shí)時(shí)測(cè)量金屬疲勞交變載荷作用下所產(chǎn)生裂紋長度的變化的疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，來評(píng)估金屬材料的疲勞性能。目前國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主要有三點(diǎn)彎曲疲勞裂紋擴(kuò)展速率實(shí)驗(yàn)和預(yù)制裂紋的緊湊拉伸(CT)試驗(yàn)，通常金屬疲勞裂紋的擴(kuò)展沿著預(yù)制裂紋方向發(fā)展，可以準(zhǔn)確地測(cè)量裂紋長度。
[0003]使用傳統(tǒng)的顯微鏡觀察和復(fù)型法監(jiān)測(cè)裂紋的萌生和擴(kuò)展需要由人工操作來完成，不僅工作效率低而且容易受到檢測(cè)人員主觀因素的影響，既不能保證檢測(cè)的效率和精度要求，又不能滿足實(shí)驗(yàn)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問題，提供了一種用于金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展的觀測(cè)系統(tǒng)，可以更直觀、精確、實(shí)時(shí)地分析裂紋擴(kuò)展過程中的一些規(guī)律，還可以方便地對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種用于金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展的觀測(cè)系統(tǒng)，包括原位雙向拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)、攝像機(jī)、固定支架和電腦；
[0007]所述攝像機(jī)通過固定支架懸空固定在原位雙向拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)的上方，所述固定支架具有水平方向和垂直方向的調(diào)節(jié)功能；
[0008]所述電腦與攝像機(jī)相連，用于存儲(chǔ)攝像機(jī)拍攝的試驗(yàn)過程。
[0009]其中，所述固定支架包括矩形的底座，該底座自其前邊沿向內(nèi)開有矩形凹口，自其后邊沿的中心向后水平凸伸出矩形的連接平臺(tái)，在連接平臺(tái)和底座的相交處開有矩形的嵌入孔；所述嵌入孔內(nèi)設(shè)有滑塊，該滑塊可在嵌入孔內(nèi)作前后移動(dòng)；所述滑塊上固定有垂直的支撐管；所述支撐管的頂部套有向前水平凸伸的懸梁，所述懸梁可沿支撐管作上下移動(dòng)，其前端固定有攝像機(jī)。
[0010]其中，所述嵌入孔的后側(cè)壁的中心開有前后貫通的螺紋孔，所述滑塊的中心開有與所述螺紋孔的孔徑和螺紋相同的前后貫通的定位孔，所述滑塊放置在嵌入孔內(nèi)，通過長螺桿依次穿過螺紋孔和定位孔將滑塊和底座相連，并通過旋轉(zhuǎn)長螺桿使滑塊在嵌入孔內(nèi)作前后移動(dòng)。
[0011]其中，所述嵌入孔的左右兩內(nèi)側(cè)壁的橫截面呈向外凹陷的半圓形，所述滑塊的左右兩側(cè)壁的橫截面呈向內(nèi)凹陷的半圓形，所述滑塊放入嵌入孔內(nèi)后，其左右相交處各形成一個(gè)圓柱形空腔，所述嵌入孔的后側(cè)壁上對(duì)應(yīng)于兩個(gè)圓柱形空腔的位置各開有一個(gè)圓柱形通孔，所述兩個(gè)圓柱形空腔分別與兩個(gè)圓柱形通孔相通形成中空的銷孔，所述銷孔內(nèi)安裝有定位銷。
[0012]其中，所述懸梁通過手搖柄套在所述支撐管的頂部，所述懸梁靠近其末端處開有圓形的套口 ；所述支撐管為圓柱形；所述手搖柄包括套管和與套管的頂部相連的水平手柄，所述套管的外徑與懸梁的套口相匹配，其內(nèi)徑與支撐管的直徑相匹配；
[0013]所述懸梁通過套口固套在手搖柄的套管外，再通過套管套裝在支撐管的頂部；轉(zhuǎn)動(dòng)手搖柄使手搖柄連帶懸梁一起沿支撐管作上下移動(dòng)。
[0014]其中，所述懸梁的前端設(shè)有可容納攝像機(jī)鏡頭的套孔，該套孔的側(cè)壁上還開有一對(duì)對(duì)稱的緊固螺紋孔。
[0015]其中，所述滑塊上固定有方形墊片，該方形墊片的中心開有可容納支撐管的圓孔，所述支撐管通過其底端插入到方形墊片的圓孔中進(jìn)行固定；
[0016]其中，所述方形墊片的一邊自其中心往圓孔的中心方向開有一條間隙，所述間隙兩側(cè)的方形墊片上開有與間隙垂直并相通的一對(duì)緊固螺紋孔；所述懸梁的末端自其中心往套口方向開有一條細(xì)縫，所述細(xì)縫兩側(cè)的懸梁上也開有與細(xì)縫垂直并相通的一對(duì)緊固螺紋孔。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:使用本發(fā)明對(duì)金屬材料的疲勞裂紋進(jìn)行觀測(cè)，可有效提高整個(gè)檢測(cè)過程的穩(wěn)定性，且本發(fā)明移動(dòng)方便，易拆卸，成本低。
【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖2為固定支架的底座結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖3為固定支架的滑塊結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖4為固定支架的手搖柄結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖5為固定支架的懸梁結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0024]如圖1所示，一種用于金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展的觀測(cè)系統(tǒng)，包括原位雙向拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)1、攝像機(jī)2、固定支架3和電腦4。攝像機(jī)2通過固定支架3懸空固定在原位雙向拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)I的上方，固定支架3具有水平方向和垂直方向的調(diào)節(jié)功能。電腦4與攝像機(jī)2相連，用于存儲(chǔ)攝像機(jī)2拍攝的試驗(yàn)過程。其中，原位雙向拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)I可以使用的試驗(yàn)波形有正弦波、三角波、梯形波、塊波等，且具有在線數(shù)據(jù)分析功能。
[0025]固定支架3包括底座31、滑塊32、支撐管33、懸梁34和手搖柄35。
[0026]如圖2所示，底座31為矩形，該底座31自其前邊沿向內(nèi)開有矩形凹口 311，自其后邊沿的中心向后水平凸伸出矩形的連接平臺(tái)312，在連接平臺(tái)312和底座31的相交處開有矩形的嵌入孔313，底座31的底部還裝有四個(gè)底腳。
[0027]嵌入孔313內(nèi)設(shè)有如圖2所示的滑塊32，嵌入孔313的后側(cè)壁的中心開有前后貫通的螺紋孔314，滑塊32的中心開有與螺紋孔314的孔徑和螺紋相同的前后貫通的定位孔321。通過長螺桿依次穿過螺紋孔314和定位孔321將滑塊32和底座31相連，并通過旋轉(zhuǎn)長螺桿使滑塊32在嵌入孔313內(nèi)作前后移動(dòng)。
[0028]嵌入孔313的左右兩內(nèi)側(cè)壁的橫截面呈向外凹陷的半圓形?；瑝K32的左右兩側(cè)壁的橫截面呈向內(nèi)凹陷的半圓形，滑塊32放入嵌入孔313內(nèi)后，其左右相交處各形成一個(gè)圓柱形空腔，嵌入孔313的后側(cè)壁上對(duì)應(yīng)于兩個(gè)圓柱形空腔的位置各開有一個(gè)圓柱形通孔315，兩個(gè)圓柱形空腔分別與兩個(gè)圓柱形通孔315相通形成中空的銷孔。銷孔內(nèi)安裝有定位銷，將滑塊32限定在嵌入孔313，并保證其在水平面上作前后移動(dòng)。
[0029]滑塊32上通過六角螺栓固定有方形墊片，該方形墊片的中心開有圓孔，支撐管33通過其底端插入到方形墊片的圓孔中與底座I固定連接。方形墊片的一邊自其中心往圓孔的中心方向開有一條大約2_的間隙，間隙兩側(cè)的方形墊片上開有與間隙垂直并相通的一對(duì)緊固螺紋孔，該緊固螺紋孔設(shè)有短螺桿，通過轉(zhuǎn)動(dòng)短螺桿縮小圓孔，從而對(duì)支撐管33進(jìn)行緊固。為減輕固定支架的重量和節(jié)約成本，這里