CN110161048B - 基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验*** - Google Patents

基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验*** Download PDF

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Abstract

本申请提供一种基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验***，通过将超高周疲劳试验设备中的载荷传感装置及驱动装置安装在试验基座上，将驱动装置与超声共振装置连接，以通过超声共振装置固定待测试件，并通过驱动装置带动超声共振装置靠近或远离载荷传感装置，其中超声共振装置在待测试件与载荷传感装置接触时对待测试件施加超声谐振波，载荷传感装置用于对驱动装置施加的载荷进行检测，以实现对待测试件的快速疲劳损伤试验。本申请还通过在试验设备周围设置先进光源及成像捕捉设备，使先进光源发出的射线投射在待测试件上，并由成像捕捉设备对穿透待测试件的射线进行捕捉，以实现对待测试件内部的疲劳损伤演变过程的原位成像监控。

Description

基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验***
技术领域
本申请涉及材料损伤测试技术领域，具体而言，涉及一种基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验***。
背景技术
随着工业技术的不断发展，各式各样的材料会导致生产出的结构件在使用寿命存在不同的差异，因此在工业生产中需要精准地确定出对应结构件的疲劳损伤特性。但对使用寿命较长的结构件来说，采用常规的破坏性切片、断口辨识或表面观测等损伤测试手段是无法在短时间内确定出这类结构件的疲劳损伤特性的，同时常规的损伤测试手段仅能对具体的损伤结果进行疲劳特性观测，无法对结构件内部的疲劳损伤演变过程进行疲劳特性观测，从而导致最终确认的疲劳损伤特性与结构件本身的匹配度不高。
发明内容
为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验***，其能够快速地完成对待测试件的疲劳损伤试验，并对该待测试件内部在试验过程中的超高周疲劳损伤演变过程进行原位成像监控，从而快速地确定出与待测试件匹配的疲劳损伤特性。
就试验***而言，本申请实施例提供一种基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验***，所述超高周疲劳损伤试验***包括先进光源、成像捕捉设备及超高周疲劳试验设备，其中所述超高周疲劳试验设备包括载荷传感装置、超声共振装置、试验基座及驱动装置；
所述载荷传感装置安装在所述试验基座上，所述驱动装置安装在所述试验基座上，并与所述超声共振装置连接，用于带动所述超声共振装置靠近或远离所述载荷传感装置；
待测试件设置在所述载荷传感装置与所述超声共振装置之间，并与所述超声共振装置固定，其中所述超声共振装置在带动所述待测试件与所述载荷传感装置接触时，对所述待测试件施加用于进行超高周疲劳试验的超声谐振波，所述载荷传感装置用于对所述驱动装置通过所述超声共振装置施加在所述待测试件上的载荷进行检测；
所述超高周疲劳试验设备设置在所述先进光源与所述成像捕捉设备之间，所述先进光源发出的射线投射在所述待测试件上，所述成像捕捉设备设置在穿透所述待测试件的所述射线的传输路径上，用于对所述射线进行捕捉，以对所述待测试件内部的超高周疲劳损伤演变过程进行原位成像监控。
相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：
本申请通过安装在试验基座上的驱动装置，带动与该驱动装置连接的超声共振装置靠近或远离安装在所述试验基座上的载荷传感装置，其中待测试件设置在所述超声共振装置与所述载荷传感装置之间，并与所述超声共振装置固定连接，所述超声共振装置在带动所述待测试件与所述载荷传感装置接触时，对所述待测试件施加用于进行超高周疲劳试验的超声谐振波，此时所述载荷传感装置用于对所述驱动装置通过所述超声共振装置施加在所述待测试件上的载荷进行检测，从而通过所述载荷传感装置、所述超声共振装置、所述试验基座及所述驱动装置之间的配合，实现对待测试件的快速疲劳损伤试验。本申请通过在实现快速疲劳损伤试验的试验设备周围设置先进光源及成像捕捉设备，使先进光源发出的射线投射在待测试件上，并将成像捕捉设备设置在穿透待测试件的所述射线的传输路径上，从而通过成像捕捉设备对穿透待测试件的射线进行捕捉，以对待测试件内部的超高周疲劳损伤演变过程进行原位成像监控，从而能够快速地确定出与该待测试件匹配的疲劳损伤特性。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本申请较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的超高周疲劳损伤试验***的结构示意图之一；
图2为本申请实施例提供的试验基座的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的安装底座的分解示意图；
图4为本申请实施例提供的支撑结构的结构示意图之一；
图5为本申请实施例提供的支撑结构的结构示意图之二；
图6为本申请实施例提供的驱动装置的安装示意图之一；
图7为本申请实施例提供的驱动装置的安装示意图之二；
图8为本申请实施例提供的超高周疲劳损伤试验***的结构示意图之二；
图9为本申请实施例提供的超高周疲劳损伤试验***的方框示意图。
图标：11-超高周疲劳损伤试验***；12-计算设备；13-冷却设备；100-超高周疲劳试验设备；200-先进光源；300-成像捕捉设备；110-试验基座；120-载荷传感装置；130-驱动装置；140-超声共振装置；20-待测试件；210-安装底座；220-支撑结构；211-固定平台；212-旋转平台；213-安装平台；214-第一移动平台；215-第二移动平台；221-第一支撑筒；222-透射围罩；223-第二支撑筒；224-承载板；225-第一固定筒；226-第二固定筒；227-支撑柱；131-固定支架；132-伺服电动缸；133-固定盘；134-固定杆；135-固定孔；136-安装孔；231-转动电机；232-第一固定架；233-第二固定架；234-螺纹杆；235-螺纹滑动块；236-连接杆；141-压电换能器；142-***；143-位移放大器；121-载荷传感器；122-螺纹连接筒。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，是本申请实施例提供的超高周疲劳损伤试验***11的结构示意图之一。在本申请实施例中，所述超高周疲劳损伤试验***11用于快速地对待测试的样品试件进行疲劳损伤试验，并对待测试的该样品试件内部在试验过程中的超高周疲劳损伤演变过程进行原位成像监控，以确保能够快速地确定出与待测试的该样品试件匹配的疲劳损伤特性。其中，所述超高周疲劳损伤试验***11包括先进光源200、成像捕捉设备300及超高周疲劳试验设备100，其中所述超高周疲劳试验设备100包括载荷传感装置120、超声共振装置140、试验基座110及驱动装置130。
请结合参照图1及图2，其中图2是本申请实施例提供的试验基座110的结构示意图。在本申请实施例中，所述超高周疲劳试验设备100用于实现对待测试件20的超高周疲劳试验，其中所述载荷传感装置120安装在所述试验基座110上，用于与待测试件20进行抵接，以便于所述超高周疲劳试验设备100对所述待测试件20进行超高周疲劳试验。
在本实施例中，所述试验基座110包括安装底座210及支撑结构220。所述支撑结构220安装在所述安装底座210上，所述载荷传感装置120设置在所述支撑结构220内。具体地，所述支撑结构220内设置有容置空间，所述载荷传感装置120设置在所述容置空间内，并固定安装在所述容置空间底部。所述安装底座210与所述支撑结构220靠近所述容置空间底部的侧面接触，并与所述支撑结构220固定连接，用于对所述支撑结构220进行承载。
在本实施例中，所述安装底座210可以为不可活动的固定式底座，也可以为可活动的底座。
可选地，请参照图3，图3是本申请实施例提供的安装底座210的分解示意图。在本实施例中，当所述安装底座210为可活动的底座时，所述安装底座210可以包括固定平台211、旋转平台212、安装平台213、第一移动平台214及第二移动平台215。
其中，所述固定平台211的一侧面上设置有凹陷部，所述旋转平台212的一侧面上设置有尺寸与所述凹陷部匹配的凸起部，所述旋转平台212通过所述凹陷部与所述凸起部之间的配合活动连接在所述固定平台211上，并可相对于所述固定平台211进行旋转。其中，试验人员根据试验需求调整所述旋转平台212相对于所述固定平台211的旋转角度。
所述安装平台213设置在所述旋转平台212远离所述固定平台211的一侧，并与所述旋转平台212固定连接，以使所述旋转平台212在旋转时带动所述安装平台213进行转动。
所述第一移动平台214安装在所述安装平台213上，并与所述安装平台213活动连接。其中，所述第一移动平台214可相对于所述安装平台213沿第一移动方向进行移动，其中所述第一移动方向为平行于水平面的任一方向。
所述第二移动平台215设置在所述第一移动平台214远离所述安装平台213的一侧，并与所述第一移动平台214活动连接。其中，所述第二移动平台215可相对于所述第一移动平台214沿第二移动方向进行移动，其中所述第二移动方向为平行于水平面的任一方向，所述第二移动方向可以与所述第一移动方向平行，也可以与所述第一移动方向相交。在本实施例的一种实施方式中，所述第二移动方向与所述第一移动方向垂直。
所述支撑结构220与所述第二移动平台215固定连接，其中所述支撑结构220远离所述容置空间底部的侧面，与所述第二移动平台215远离所述第一移动平台214的侧面相对设置。
在本实施例中，试验人员可通过所述旋转平台212、所述第一移动平台214及所述第二移动平台215之间的配合，带动所述支撑结构220进行旋转、沿所述第一移动方向进行移动、沿所述第二移动方向进行移动或在水平面上沿任意方向进行移动，从而调整待测试件20的试验位置，并可确保所述待测试件20可相对于先进光源200发出的射线进行旋转。
在本申请实施例中，所述超高周疲劳试验设备100中的所述驱动装置130安装在所述试验基座110上，并与所述超声共振装置140连接，所述待测试件20设置在所述超声共振装置140与所述载荷传感装置120之间，并与所述超声共振装置140固定连接。其中，所述驱动装置130用于带动所述超声共振装置140靠近或远离所述载荷传感装置120，使所述超声共振装置140带动所述待测试件20靠近或远离所述载荷传感装置120。
其中，所述超声共振装置140在所述驱动装置130的作用下时所述待测试件20与所述载荷传感装置120接触时，对所述待测试件20施加用于进行超高周疲劳试验的超声谐振波，此时所述载荷传感装置120还用于对所述驱动装置130通过所述超声共振装置140施加在所述待测试件20上的载荷进行检测，从而通过所述载荷传感装置120、所述超声共振装置140、所述试验基座110及所述驱动装置130之间的配合，实现对待测试件20的快速疲劳损伤试验。
在本实施例中，所述试验基座110通过所述支撑结构220与所述驱动装置130固定连接。
具体地，所述支撑结构220远离所述容置空间底部的侧面上开设有试验通孔，以通过所述试验通孔将所述支撑结构220内的容置空间与外界连通，所述驱动装置130设置在所述支撑结构220靠近所述试验通孔的一侧，并安装在所述支撑结构220上。
其中，所述试验通孔在所述支撑结构220上的开设位置正对着所述容置空间底部，所述驱动装置130连接的所述超声共振装置140的谐振波施加方向正对着位于所述支撑结构220内的所述载荷传感装置120，以使所述超声共振装置140在所述驱动装置130的带动下，可穿过所述试验通孔并伸入所述容置空间，从而确保所述超声共振装置140固定的待测试件20可与所述载荷传感装置120接触。
在本实施例中，所述超声共振装置140可向所述待测试件20施加最大谐振频率为20KHz的超声谐振波，从而高效地完成108-1010周次的疲劳测试，以大幅度地缩短疲劳试验时间。同时，所述驱动装置130在所述超声共振装置140间隔所述待测试件20与所述载荷传感装置120接触时，可向该待测试件20施加不同程度的恒定载荷，以确定出该待测试件20在不同荷载下的疲劳损伤特性。
其中，试验人员可通过控制所述驱动装置130带动所述超声共振装置140远离所述支撑结构220，以便试验人员将待测试件20安装在所述超声共振装置140的超声谐振波施加部位上。在本实施例的一种实施方式中，所述待测试件20与所述超声共振装置140螺纹紧固。试验人员在安装好所述待测试件20后，可控制所述驱动装置130带动所述超声共振装置140靠近所述支撑结构220，并使所述超声共振装置140带动所述待测试件20与位于所述容置空间内的所述载荷传感装置120接触，从而通过控制所述超声共振装置140的工作频率，向所述待测试件20施加用于进行超高周疲劳试验的超声谐振波，此时试验人员也可通过控制所述驱动装置130的工作状态，使该驱动装置130向所述待测试件20施加不同程度的恒定载荷。
在本申请实施例中，所述超高周疲劳损伤试验***11中的先进光源200与所述成像捕捉设备300用于对所述待测试件20内部的超高周疲劳损伤演变过程进行原位成像监控，从而快速地确定出与所述待测试件20匹配的疲劳损伤特性。在本实施例的一种实施方式中，所述固定平台211与所述先进光源200所在平台固定连接在一起。
具体地，所述超高周疲劳试验设备100设置在所述先进光源200与所述成像捕捉设备300之间，所述先进光源200发出的射线投射在位于所述支撑结构220内的所述待测试件20上，所述成像捕捉设备300设置在穿透所述待测试件20的所述射线的传输路径上，用于对所述射线进行捕捉，以对所述待测试件20内部的超高周疲劳损伤演变过程进行原位成像监控，达到非破坏性的、高效率的、高精度的疲劳损伤特性观测效果。
在本申请实施例中，为确保所述先进光源200发出的射线能够正常地投射到所述待测试件20上，本申请针对所述支撑结构220提出了两种实施方式。
可选地，请参照图4，图4是本申请实施例提供的支撑结构220的结构示意图之一。在本实施例的一种实施方式中，所述支撑结构220包括第一支撑筒221、透射围罩222及第二支撑筒223，其中所述第二支撑筒223与所述透射围罩222均为两端开口的筒状结构，所述第一支撑筒221为一端开口而另一端封闭的筒状结构。
其中，所述支撑结构220通过所述第一支撑筒221的封闭端部形成所述容置空间底部，并由所述第一支撑筒221的封闭端部与所述安装底座210固定连接。
所述透射围罩222设置在所述第一支撑筒221远离所述容置空间底部的一侧，并安装在所述第一支撑筒221的存在开口的侧面上，使所述透射围罩222的内部空间与所述第一支撑筒221的内部空间连通。
所述第二支撑筒223设置在所述透射围罩222远离所述第一支撑筒221的一侧，并与所述透射围罩222连接，以使所述第二支撑筒223的内部空间与所述透射围罩222的内部空间连通，从而通过所述第一支撑筒221的内部空间、所述透射围罩222的内部空间及所述第二支撑筒223的内部空间相互连通形成所述容置空间，并以所述第二支撑筒223的远离所述透射围罩222的另一端开口形成所述试验通孔。
在本实施方式中，所述待测试件20与所述载荷传感装置120接触时的空间位置，与所述透射围罩222在所述支撑结构220中的设置位置对应，以使所述先进光源200发出的射线经所述透射围罩222投射在与所述载荷传感装置120接触的所述待测试件20上，并可使穿透所述待测试件20的射线也能经所述透射围罩222射出到所述支撑结构220的外部。
其中，所述透射围罩222的材质与所述先进光源200的光源类型相关。例如，当所述先进光源200为X射线自由电子激光发生器时，所述透射围罩222应选用对X射线吸收少且强度较高的材料，如亚克力、石英、碳纤维等，优选为高比强度亚克力材料；当所述先进光源200为散裂中子源时，所述透射围罩222可选用高比强度亚克力材料或者铝合金材料。
可选地，请参照图5，图5是本申请实施例提供的支撑结构220的结构示意图之二。在本实施例的另一种实施方式中，所述支撑结构220包括承载板224、透射围罩222、第一固定筒225、第二固定筒226及多根支撑柱227，其中所述第一固定筒225、所述透射围罩222及所述第二固定筒226均为两端开口的筒状结构。
其中，所述载荷传感装置120安装在所述承载板224的一侧面上，所述承载板224远离所述载荷传感装置120的另一侧面与所述安装底座210固定连接。多根所述支撑柱227设置在所述载荷传感装置120周围，并安装在所述承载板224上，以配合所述承载板224形成所述容置空间底部。
所述透射围罩222设置在所述第一固定筒225及所述第二固定筒226之间，并与所述第一固定筒225及所述第二固定筒226连接，其中所述透射围罩222的内部空间、所述第一固定筒225的内部空间及所述第二固定筒226的内部空间相互连通。
每根所述支撑柱227远离所述承载板224的一端与所述第一固定筒225远离所述透射围罩222的侧面固定连接，以将由多根所述支撑柱227相互配合形成的内部空间与所述第一固定筒225的内部空间连通，从而通过几个相互连通的内部空间形成所述容置空间，并通过所述第二固定筒226远离所述透射围罩222的一端开口形成所述试验通孔。
在本实施方式中，所述待测试件20与所述载荷传感装置120接触时的空间位置，也与所述透射围罩222在所述支撑结构220中的设置位置对应，以使所述先进光源200发出的射线能够经所述透射围罩222投射在与所述载荷传感装置120接触的所述待测试件20上，并确保穿透所述待测试件20的射线也能经所述透射围罩222射出到所述支撑结构220的外部。
在本申请实施例中，为确保所述驱动装置130能够带动所述超声共振装置140靠近或远离位于所述支撑结构220内的所述载荷传感装置120，本申请针对所述驱动装置130提出了两种实施方式。
可选地，请参照图6，图6是本申请实施例提供的驱动装置130的安装示意图之一。在本实施例的一种实施方式中，所述驱动装置130包括固定支架131、伺服电动缸132、固定盘133及多根固定杆134。
其中，所述固定支架131上开设有多个固定孔135，所述固定孔135的数目与所述固定杆134的数目相同，每个所述固定孔135的孔径尺寸与所述固定杆134的端面尺寸匹配。
每根所述固定杆134穿过对应的固定孔135并与所述支撑结构220固定连接，所述固定支架131与每根所述固定杆134固定连接，并与所述伺服电动缸132固定连接，用于将所述伺服电动缸132固定在所述支撑结构220上。
所述固定盘133上与每根固定杆134对应的位置处开设有安装孔136，所述固定盘133通过所述安装孔136与所述固定杆134之间的配合，活动连接在所述固定杆134上，即所述固定盘133可在所述固定杆134上滑动。
所述超声共振装置140固定安装在所述固定盘133上，所述伺服电动缸132的传动杆与所述固定盘133固定连接，以通过所述传动杆带动所述固定盘133及所述超声共振装置140沿所述固定杆134的长度延伸方向移动。其中，所述超声共振装置140安装在所述固定盘133的朝向所述支撑结构220的侧面上，以确保所述超声共振装置140的谐振波施加方向正对着所述支撑结构220内的所述载荷传感装置120。
可选地，请参照图7，图7是本申请实施例提供的驱动装置130的安装示意图之二。在本实施例的另一种实施方式中，所述驱动装置130包括转动电机231、第一固定架232、第二固定架233、螺纹杆234、螺纹滑动块235、固定盘133、连接杆236及多根固定杆134。
其中，多根所述固定杆134的一端与所述支撑结构220固定连接，多根所述固定杆134的另一端与所述第一固定架232固定连接。所述转动电机231固定安装在所述第一固定架232上，所述转动电机231的输出转子与所述螺纹杆234的一端固定连接，以带动所述螺纹杆234进行转动，其中所述转动电机231的旋转轴方向与所述固定杆134的长度延伸方向平行。
所述第二固定架233上开设有与固定杆134对应的固定通孔，所述第二固定架233通过所述固定通孔套设在多根所述固定杆134上，并与所述固定杆134固定，所述螺纹杆234的另一端与所述第二固定架233活动连接，以确保所述螺纹杆234可相对于所述第二固定架233转动。
所述螺纹滑动块235上开设有与所述螺纹杆234对应的安装通孔，及与所述固定杆134对应的滑动通孔，所述安装通孔的内壁上设置有与所述螺纹杆234匹配的螺纹结构。所述螺纹滑动块235通过所述安装通孔套设在所述螺纹杆234上，并通过所述滑动通孔套设在所述固定杆134上，并以通过所述安装通孔与所述螺纹杆234之间的螺纹匹配，使所述螺纹滑动块235在所述螺纹杆234的转动下沿所述固定杆134的长度延伸方向滑动。
所述固定盘133远离所述支撑结构220的侧面通过所述连接杆236与所述螺纹滑动块235固定连接，所述固定盘133靠近所述支撑结构220的侧面与所述超声共振装置140固定连接，以通过所述螺纹滑动块235带动所述固定盘133及所述超声共振装置140沿所述固定杆134的长度延伸方向移动。
在本申请实施例中，所述超声共振装置140包括压电换能器141、***142及位移放大器143。
其中，所述压电换能器141、所述***142及所述位移放大器143依次连接，其中所述压电换能器141用于将电信号转换为机械振动信号，并将经所述***142传递给所述位移放大器143，以使所述位移放大器143对接收到的机械振动信号进行振幅放大，并输出对应的超声谐振波。
在本实施例中，所述***142与所述驱动装置130固定连接，以确保所述驱动装置130可带动所述超声共振装置140进行移动；所述位移放大器143与所述待测试件20固定在一起，以在所述超声共振装置140间隔所述待测试件20与所述载荷传感装置120接触时，向所述待测试件20施加超声谐振波。
在本申请实施例中，所述载荷传感装置120包括载荷传感器121。所述载荷传感器121安装在所述试验基座110上，所述载荷传感装置120可通过所述载荷传感器121对所述驱动装置130通过所述超声共振装置140施加在所述待测试件20上的载荷进行实时检测。
在本实施例的一种实施方式中，所述载荷传感装置120还包括螺纹连接筒122。所述螺纹连接筒122的一端与所述载荷传感器121螺纹紧固，所述螺纹连接筒122的另一端在与所述待测试件20接触时，可对所述待测试件20进行螺纹紧固。其中，当所述螺纹连接筒122与所述待测试件20螺纹紧固时，所述超声共振装置140、所述待测试件20及所述载荷传感装置120固定在一起，所述驱动装置130在所述超声共振装置140完成对应的超高周疲劳试验后，可带动所述超声共振装置140远离所述载荷传感装置120进行移动，以对所述待测试件20施加特定拉应力，确保该待测试件20内部裂纹张开，让所述先进光源200及所述成像捕捉设备300对裂纹张开过程进行原位成像监控。
在本实施例的一种实施方式中，所述载荷传感装置120还可以包括谐振杆。所述谐振杆设置在所述螺纹连接筒122的远离所述载荷传感器121的一端，并与所述螺纹连接筒122螺纹紧固，以使所述待测试件20间隔所述谐振杆与所述螺纹连接筒122接触，并通过所述谐振杆增强所述超声共振装置140向所述待测试件20施加的超声谐振波的谐振效果，以缩短整体的超高周疲劳试验时长，从而更快速地确定出与该待测试件20匹配的疲劳损伤特性。
在本申请实施例中，当所述先进光源200的光源类型不同时，所述支撑结构220中的透射围罩222除了在材质上需要有所选择外，还存在对结构的改变，同时对应的成像捕捉设备300的数目也需有所调整。
例如，当所述先进光源200为X射线自由电子激光发生器时，所述透射围罩222的围罩侧壁上无需进行开口处理，且对应的成像捕捉设备300的数目为一个，该成像捕捉设备300直接设置在先进光源200的射线出射方向上，如图1所示。
当所述先进光源200为散裂中子源时，所述透射围罩222的围罩侧壁上需按照四周90°的夹角均匀开设四个开口，并以其中一个开口作为所述先进光源200的射线入射口，以与所述射线入射口相对的开口作为所述先进光源200的透射出射口，并以另外两个开口作为所述先进光源200的衍射出射口，此时所述成像捕捉设备300的数目为三个，三个所述成像捕捉设备300分别设置在透射出射口及两个衍射出射口各自对应的射线出射方向上。其中，当先进光源200发出的射线从所述射线入射口进入所述支撑结构220内部并透射到待测试件20上时，穿过该待测试件20的射线将对应分成三支射线分量分别从透射出射口及两个衍射出射口离开所述支撑结构220，由三个所述成像捕捉设备300对这三支射线分量进行捕捉，如图8所示。
可选地，请参照图9，图9是本申请实施例提供的超高周疲劳损伤试验***11的方框示意图。在本申请实施例中，所述超高周疲劳损伤试验***11还包括计算设备12及冷却设备13。
所述计算设备12与所述先进光源200、所述成像捕捉设备300及所述超高周疲劳试验设备100电性连接，用于对所述先进光源200、所述成像捕捉设备300及所述超高周疲劳试验设备100的工作状态进行控制，并通过所述先进光源200、所述成像捕捉设备300及所述超高周疲劳试验设备100之间的配合，得到待测试件20的超高周疲劳损伤演变数据，从而快速地确定出与所述待测试件20匹配的疲劳损伤特性。
其中，所述计算设备12可与所述超高周疲劳试验设备100中的驱动装置130、超声共振装置140及载荷传感装置120电性连接，以通过控制所述驱动装置130、所述超声共振装置140及所述载荷传感装置120的工作状态，快速地实现对所述待测试件20的超高周疲劳试验。
在本实施例中，所述计算设备12与所述冷却设备13电性连接，用于控制所述冷却设备13对处于试验中的所述待测试件20进行冷却处理。其中，所述冷却设备13可包括一冷却空气喷嘴，所述冷却空气喷嘴设置在所述支撑结构220的内置空间中，并在所述计算设备12的控制下正对着所述待测试件20进行冷却处理。
综上所述，在本申请提供的基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验***中，本申请通过安装在试验基座上的驱动装置，带动与该驱动装置连接的超声共振装置靠近或远离安装在所述试验基座上的载荷传感装置，其中待测试件设置在所述超声共振装置与所述载荷传感装置之间，并与所述超声共振装置固定连接，所述超声共振装置在带动所述待测试件与所述载荷传感装置接触时，对所述待测试件施加用于进行超高周疲劳试验的超声谐振波，此时所述载荷传感装置用于对所述驱动装置通过所述超声共振装置施加在所述待测试件上的载荷进行检测，从而通过所述载荷传感装置、所述超声共振装置、所述试验基座及所述驱动装置之间的配合，实现对待测试件的快速疲劳损伤试验。本申请通过在实现快速疲劳损伤试验的试验设备周围设置先进光源及成像捕捉设备，使先进光源发出的射线投射在待测试件上，并将成像捕捉设备设置在穿透待测试件的所述射线的传输路径上，从而通过成像捕捉设备对穿透待测试件的射线进行捕捉，以对待测试件内部的超高周疲劳损伤演变过程进行原位成像监控，从而能够快速地确定出与该待测试件匹配的疲劳损伤特性。
以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，所作的可轻易想到的修改变化或等同替换，均应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于先进光源原位成像的超高周疲劳损伤试验***，其特征在于，所述***包括先进光源、成像捕捉设备及超高周疲劳试验设备，其中所述超高周疲劳试验设备包括载荷传感装置、超声共振装置、试验基座及驱动装置；
所述载荷传感装置安装在所述试验基座上，所述驱动装置安装在所述试验基座上，并与所述超声共振装置连接，用于带动所述超声共振装置靠近或远离所述载荷传感装置；
待测试件设置在所述载荷传感装置与所述超声共振装置之间，并与所述超声共振装置固定，其中所述超声共振装置在带动所述待测试件与所述载荷传感装置接触时，对所述待测试件施加用于进行超高周疲劳试验的超声谐振波，所述载荷传感装置用于对所述驱动装置通过所述超声共振装置施加在所述待测试件上的载荷进行检测；
所述超高周疲劳试验设备设置在所述先进光源与所述成像捕捉设备之间，所述先进光源发出的射线投射在所述待测试件上，所述成像捕捉设备设置在穿透所述待测试件的所述射线的传输路径上，用于对所述射线进行捕捉，以对所述待测试件内部的超高周疲劳损伤演变过程进行原位成像监控；
其中，所述试验基座包括安装底座及支撑结构；
所述支撑结构内设置有容置空间，所述载荷传感装置设置在所述容置空间内，并固定安装在所述容置空间底部；
所述支撑结构远离所述容置空间底部的侧面上开设有试验通孔，其中所述试验通孔的开设位置正对着所述容置空间底部；
所述驱动装置设置在所述支撑结构靠近所述试验通孔的一侧，并安装在所述支撑结构上，其中所述驱动装置连接的所述超声共振装置的谐振波施加方向正对着所述载荷传感装置，且所述超声共振装置在所述驱动装置的带动下可穿过所述试验通孔并伸入所述容置空间；
所述安装底座与所述支撑结构靠近所述容置空间底部的侧面接触，并与所述支撑结构固定连接。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述安装底座包括固定平台、旋转平台、安装平台、第一移动平台及第二移动平台；
所述固定平台的一侧面上设置有凹陷部，所述旋转平台的一侧面上设置有尺寸与所述凹陷部匹配的凸起部，所述旋转平台通过所述凹陷部与所述凸起部之间的配合活动连接在所述固定平台上，并可相对于所述固定平台进行旋转；
所述安装平台设置在所述旋转平台远离所述固定平台的一侧，并与所述旋转平台固定连接，所述第一移动平台安装在所述安装平台上，并与所述安装平台活动连接，其中所述第一移动平台可相对于所述安装平台沿第一移动方向进行移动；
所述第二移动平台设置在所述第一移动平台远离所述安装平台的一侧，并与所述第一移动平台活动连接，其中所述第二移动平台可相对于所述第一移动平台沿第二移动方向进行移动；
所述支撑结构与所述第二移动平台固定连接，其中所述支撑结构靠近所述容置空间底部的侧面与所述第二移动平台远离所述第一移动平台的侧面相对设置。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述支撑结构包括第一支撑筒、透射围罩及第二支撑筒，其中所述第二支撑筒与所述透射围罩均为两端开口的筒状结构；
所述第一支撑筒的一端封闭形成所述容置空间底部，并与所述安装底座固定连接；
所述第一支撑筒的另一端开口，所述透射围罩设置在所述第一支撑筒远离所述容置空间底部的一侧，并安装在所述第一支撑筒的存在开口的侧面上，使所述透射围罩的内部空间与所述第一支撑筒的内部空间连通，其中所述待测试件与所述载荷传感装置接触时的空间位置，与所述透射围罩在所述支撑结构中的设置位置对应，以使所述先进光源发出的射线经所述透射围罩投射在与所述载荷传感装置接触的所述待测试件上；
所述第二支撑筒设置在所述透射围罩远离所述第一支撑筒的一侧，并与所述透射围罩连接，以使所述第二支撑筒的内部空间与所述透射围罩的内部空间连通，并通过所述第二支撑筒的另一端开口形成所述试验通孔。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述支撑结构包括承载板、透射围罩、第一固定筒、第二固定筒及多根支撑柱，其中所述第一固定筒、所述透射围罩及所述第二固定筒均为两端开口的筒状结构；
所述载荷传感装置安装在所述承载板的一侧面上，所述承载板远离所述载荷传感装置的另一侧面与所述安装底座固定连接；
多根所述支撑柱设置在所述载荷传感装置周围，并安装在所述承载板上，以配合所述承载板形成所述容置空间底部；
所述透射围罩设置在所述第一固定筒及所述第二固定筒之间，并与所述第一固定筒及所述第二固定筒连接，其中所述透射围罩的内部空间、所述第一固定筒的内部空间及所述第二固定筒的内部空间相互连通；
每根所述支撑柱远离所述承载板的一端与所述第一固定筒远离所述透射围罩的侧面固定连接，以将由多根所述支撑柱相互配合形成的内部空间与所述第一固定筒的内部空间连通，并通过所述第二固定筒远离所述透射围罩的一端开口形成所述试验通孔；
其中，所述待测试件与所述载荷传感装置接触时的空间位置，与所述透射围罩在所述支撑结构中的设置位置对应，以使所述先进光源发出的射线经所述透射围罩投射在与所述载荷传感装置接触的所述待测试件上。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述驱动装置包括固定支架、伺服电动缸、固定盘及多根固定杆；
所述固定支架上开设有多个固定孔，所述固定孔的数目与所述固定杆的数目相同，每个所述固定孔的孔径尺寸与所述固定杆的端面尺寸匹配；
每根所述固定杆穿过对应的固定孔并与所述支撑结构固定连接，所述固定支架与每根所述固定杆固定连接，并与所述伺服电动缸固定连接；
所述固定盘上与每根固定杆对应的位置处开设有安装孔，所述固定盘通过所述安装孔与所述固定杆之间的配合，活动连接在所述固定杆上；
所述超声共振装置固定安装在所述固定盘上，所述伺服电动缸的传动杆与所述固定盘固定连接，以通过所述传动杆带动所述固定盘及所述超声共振装置沿所述固定杆的长度延伸方向移动。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述驱动装置包括转动电机、第一固定架、第二固定架、螺纹杆、螺纹滑动块、固定盘、连接杆及多根固定杆；
多根所述固定杆的一端与所述支撑结构固定连接，多根所述固定杆的另一端与所述第一固定架固定连接；
所述转动电机固定安装在所述第一固定架上，所述转动电机的输出转子与所述螺纹杆的一端固定连接，以带动所述螺纹杆进行转动，其中所述转动电机的旋转轴方向与所述固定杆的长度延伸方向平行；
所述第二固定架套设在多根所述固定杆上，并与所述固定杆固定，所述螺纹杆的另一端与所述第二固定架活动连接；
所述螺纹滑动块套设在所述螺纹杆及所述固定杆上，并通过与所述螺纹杆之间的螺纹匹配，使所述螺纹滑动块在所述螺纹杆的转动下沿所述固定杆的长度延伸方向滑动；
所述固定盘远离所述支撑结构的侧面通过所述连接杆与所述螺纹滑动块固定连接，所述固定盘靠近所述支撑结构的侧面与所述超声共振装置固定连接，以通过所述螺纹滑动块带动所述固定盘及所述超声共振装置沿所述固定杆的长度延伸方向移动。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的***，其特征在于，所述超声共振装置包括压电换能器、***及位移放大器，其中所述***与所述驱动装置固定连接，所述位移放大器与所述待测试件的一端固定；
所述压电换能器、所述***及所述位移放大器依次连接，其中所述压电换能器用于将电信号转换为机械振动信号，并将经所述***传递给所述位移放大器，以使所述位移放大器对接收到的机械振动信号进行振幅放大，并向所述待测试件输出对应的超声谐振波。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述载荷传感装置包括载荷传感器及螺纹连接筒；
所述载荷传感器安装在所述试验基座上，所述螺纹连接筒的一端与所述载荷传感器螺纹紧固，所述螺纹连接筒的另一端在与所述待测试件接触时可对所述待测试件进行螺纹紧固，以通过所述螺纹连接筒将所述超声共振装置、所述待测试件及所述载荷传感装置固定在一起。
9.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述***还包括计算设备及冷却设备；
所述计算设备与所述先进光源、所述成像捕捉设备及所述超高周疲劳试验设备电性连接，用于对所述先进光源、所述成像捕捉设备及所述超高周疲劳试验设备的工作状态进行控制，并得到待测试件的超高周疲劳损伤演变数据；
所述计算设备与所述冷却设备电性连接，用于控制所述冷却设备对处于试验中的所述待测试件进行冷却处理。
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