一种基于电磁驱动的板裂纹扩展装置

本发明涉及试验装置，尤其涉及一种基于电磁驱动的板裂纹扩展装置。

背景技术：

1、叶片是影响涡轮机安全性和效率的关键部件，对涡轮机综合性能提升上占有重要地位。在高速、高载荷和复杂工作环境下，叶片容易产生疲劳裂纹在循环应力作用下，疲劳裂纹会不断扩展并导致断裂。叶片的突然断裂不仅影响生产稳定运行，还可能诱发灾害事故，造成人员伤亡和经济损失。据资料统计，工程失效事故中，70％以上是因疲劳失效引起的，且往往具有突发性和灾害性。由此可见，疲劳裂纹严重威胁梁结构的安全性和可靠性。

2、为了保证叶片结构的安全，通常需要对叶片结构进行寿命监测。寿命监测是结构健康监测的另一项重要内容。这种方法是通过载荷/环境谱监测，进行损伤容限分析，确定裂纹萌生和裂纹扩展时间。其中裂纹扩展时间分析主要确定结构在使用载荷下从可检裂纹尺寸扩展至临界裂纹尺寸的寿命，为确定结构检修周期提供依据。从这个角度出发，为确保关键梁结构的安全，需要进行损伤容限分析，确定裂纹扩展寿命，为制订检修周期提供依据。

3、为了研究叶片结构扩展寿命，学者们通过板结构进行裂纹扩展试验。学者通过激振器与板通过顶杆相连接，板固定在底座上。在这种情况下，开展裂纹扩展试验。由于常规激振器不能持续进行，通过开两个小时，就要中断实验一段时间，待激振器冷却后，再进行裂纹扩展试验。在长时间操作条件下，激振器非常容易烧坏。此外，由于顶杆与试件通常采用螺纹连接，是一种刚性连接，顶杆非常容易变形，从而导致精度下降以及损坏，导致开展板裂纹扩展试验变得非常困难。因此，如何研发出一种可长期使用的板裂纹扩展装置，是研究者迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于电磁驱动的板裂纹扩展装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于电磁驱动的板裂纹扩展装置，包括上夹块、下夹块、支撑座、板试件、永磁铁和电磁铁；下夹块和支撑座通过螺钉连接，上夹块和下夹块通过螺钉连接，上夹块和下夹块的中部设有长条形凸块，长条形凸块的端面为平面，上夹块的长条形凸块压在板试件顶端平面上，下夹块的凸块顶在板试件的底端平面上，永磁铁装在板试件上；永磁铁包括上永磁铁和下永磁铁，上永磁铁和下永磁铁的结构形状、尺寸一致，上永磁铁装在板试件上方，下永磁铁在板试件下方，上永磁铁和永磁铁通过螺栓连接；电磁铁包括上电磁铁和下电磁铁，上电磁铁与上永磁铁相对布置，下电磁铁与下永磁铁相对布置。

4、进一步地，所述上电磁铁与第一电流放大器、第一电压可控震荡器、第一pi控制器、信号发生器依次电连接，信号发生器还与移相电路电连接，移相电路与第二pi控制器、第二电压可控震荡器、第二电流放大器、下电磁铁依次电连接。

5、进一步地，所述移相电路相位角为π/2。

6、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种基于电磁驱动的板裂纹扩展装置，具有以下有益效果：

7、由于永磁铁装在板试件上方，下永磁铁在板试件下方，上永磁铁和永磁铁通过螺栓连接；电磁铁包括上电磁铁和下电磁铁，上电磁铁与上永磁铁相对布置，下电磁铁与下永磁铁相对布置，可对板试件对行非接触激励，这种方式激励精度高，而且电磁铁不会烧坏，可以长期使用。

1.一种基于电磁驱动的板裂纹扩展装置，其特征在于：包括上夹块、下夹块、支撑座、板试件、永磁铁和电磁铁；下夹块和支撑座通过螺钉连接，上夹块和下夹块通过螺钉连接，上夹块和下夹块的中部设有长条形凸块，长条形凸块的端面为平面，上夹块的长条形凸块压在板试件顶端平面上，下夹块的凸块顶在板试件的底端平面上，永磁铁装在板试件上；永磁铁包括上永磁铁和下永磁铁，上永磁铁和下永磁铁的结构形状、尺寸一致，上永磁铁装在板试件上方，下永磁铁在板试件下方，上永磁铁和永磁铁通过螺栓连接；电磁铁包括上电磁铁和下电磁铁，上电磁铁与上永磁铁相对布置，下电磁铁与下永磁铁相对布置。

2.根据权利要求1所述的基于电磁驱动的板裂纹扩展装置，其特征在于：所述上电磁铁与第一电流放大器、第一电压可控震荡器、第一pi控制器、信号发生器依次电连接，信号发生器还与移相电路电连接，移相电路与第二pi控制器、第二电压可控震荡器、第二电流放大器、下电磁铁依次电连接。

3.根据权利要求2所述的基于电磁驱动的板裂纹扩展装置，其特征在于：所述移相电路相位角为π/2。