日立開發(fā)出了可再現(xiàn)大型機(jī)械結(jié)構(gòu)件疲勞現(xiàn)象的3軸試驗(yàn)裝置。該裝置配備可在0°、45°、90°三個(gè)方向?qū)υ囼?yàn)片材加載負(fù)荷的致動(dòng)器，以及將試驗(yàn)片材單側(cè)固定的夾具。通過(guò)分別從三個(gè)方向向試驗(yàn)片材施加獨(dú)立的負(fù)載，在試驗(yàn)片材上再現(xiàn)實(shí)際機(jī)器（機(jī)械構(gòu)造件）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的復(fù)雜的受力情況（圖1）。
具體來(lái)說(shuō)，3軸中的45°軸為固定軸，0°軸和90°軸為可動(dòng)軸，通過(guò)電腦控制這些致動(dòng)器向試驗(yàn)片材施加負(fù)載。不過(guò)，由于是將試驗(yàn)片材單側(cè)固定，因此承受負(fù)載時(shí)試驗(yàn)片材的中心位置容易偏移，發(fā)生扭曲，有時(shí)會(huì)在非目標(biāo)部位出現(xiàn)疲勞損壞。對(duì)此，通過(guò)將0°軸和90°軸設(shè)置在會(huì)隨著拉伸移動(dòng)的直線導(dǎo)軌上來(lái)抑制扭曲。據(jù)介紹，利用試制的試驗(yàn)裝置重現(xiàn)在實(shí)際使用的建筑機(jī)械上計(jì)測(cè)到的應(yīng)力時(shí)，與實(shí)際應(yīng)力的誤差在3％以下（圖2）。
圖1：日立開發(fā)的3軸疲勞試驗(yàn)裝置的概要
圖2：應(yīng)力的再現(xiàn)精度以及在疲勞試驗(yàn)中發(fā)生裂紋的試驗(yàn)片材
在鐵道車輛、建筑機(jī)械及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備等社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施中，對(duì)于起支撐作用的機(jī)械結(jié)構(gòu)件而言，能夠經(jīng)受得住長(zhǎng)期使用的可靠性尤為重要。結(jié)構(gòu)件表面的應(yīng)力一般都可表現(xiàn)為縱、橫兩種伸縮變形和一種剪切(扭曲)變形所產(chǎn)生的3種應(yīng)力的重疊，在施加這種復(fù)雜應(yīng)力時(shí)，結(jié)構(gòu)件的疲勞化會(huì)加快，容易發(fā)生疲勞破壞。如果能夠使用新試驗(yàn)裝置高精度預(yù)測(cè)由復(fù)雜應(yīng)力造成的疲勞現(xiàn)象，便有望實(shí)現(xiàn)部件材料、尺寸以及結(jié)構(gòu)的Z優(yōu)化。
日立將在2014年5月17～18日于日本福岡舉行的“日本材料學(xué)會(huì)主辦的第63期學(xué)術(shù)演講會(huì)”上發(fā)表該技術(shù)。
（來(lái)源：日經(jīng)制造）
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