(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211213931.0 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 吴富强　邢天铎　 (74)专利代理 机构 江苏圣典律师事务所 32 237 专利代理师 韩天宇 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/32(2006.01) (54)发明名称 一种拉伸-弯曲-扭转多轴疲劳载荷加载结 构 (57)摘要 本发明公开了一种拉伸 ‑弯曲‑扭转多轴疲 劳载荷加载结构， 包括工字型连杆， 工字型连杆 两端设有凹槽和通孔允许安装作动器连接耳， 所 述作动器连接耳通过连接销固定， 所述工字型连 杆中间设有通孔， 一侧安装定位耳连接拉力作动 器， 另一侧连接扭环限制结构， 所述扭环限制结 构中心为连接夹具， 所述连接夹具一端连接工字 型连杆， 一端通过固定槽和固定销连接试验件， 中间设为圆柱轴允许安装轴承， 所述轴承外圈与 轴承底座的凹槽相适配， 所述轴承底 座中心为通 孔允许连接夹具穿过， 并设置带通孔的轴承盖板 将球轴承盖在轴承底座中。 本发 明的结构设计解 决了多轴加载的运动干涉问题， 允许拉伸 ‑弯曲‑ 扭转多轴疲 劳载荷加载， 可以满足不同的试验要 求。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115541358 A 2022.12.30 CN 115541358 A 1.一种拉伸 ‑弯曲‑扭转多轴疲劳载荷加载结构， 其特征在于： 包括连杆传递结构、 扭环 限制结构和外 框架； 所述连杆传递结构包括工字型连杆(1)、 作动器连接耳(2)、 连接销(3)以及定位耳(4)， 所述工字型连杆(1)两端设有槽， 槽内插入有作动器连接耳(2)， 作动器连接耳(2)与弯扭作 动器连接； 所述工字型连杆(1)中间位置两侧面设有通孔， 一侧安装定位耳(4)， 定位耳(4) 与拉力作动器连接， 另一侧与扭环限制结构连接； 所述扭环限制结构包括连接夹具(5)、 球轴承(6)、 轴承底座(7)、 轴承盖板(8)和万向球 节(9)； 所述连接夹具(8)包括夹持段、 连接段和轴段， 所述夹持段连接试验件， 连接段连接 工字型连杆(1)， 轴段与球轴承(6)适配； 所述轴承底座(7)两侧通过万向球节(9)抵在外框 架上， 外框架限制扭环限制结构仅在竖直平 面内上下弯曲运动， 轴承底座(7)内设有与球轴 承(6)外圈相适配的凹槽， 球轴承(6)嵌入凹槽内， 轴承盖板(8)将球轴承(6)盖在轴承底座 (7)中； 轴承底座(7)和轴承盖 板(8)中心设通 孔， 连接夹具(8)的轴段穿过通 孔。 2.根据权利要求1所述的一种拉伸 ‑弯曲‑扭转多轴疲劳载荷加载结构， 其特征在于： 所 述外框架包括底座(10)和约束框(11)， 所述放置底座(10)位于扭环限制结构正下方， 为扭 环限制结构提供支撑， 并在试验时撤下放置底 座(10)； 所述约束框(11)位于轴承底 座(7)两 侧并通过地脚螺栓固定到在地面上， 约束框内侧与轴承底 座(7)上的万向球节(9)形成点面 接触， 约束扭环限制结构在竖直平面内上 下弯曲运动， 并提供运动的轨道。 3.根据权利要求1所述的多轴疲劳载荷加载结构， 其特征在于： 所述作动器连接耳(2) 以连接销(3)为中心转动， 所述定位耳(4)通过销连接 拉力作动器， 所述球轴承(6)实现弯曲 和扭转的运动 分离， 所述约束框(11)保证弯曲方向仅在竖直平面内进行， 实现拉力 ‑弯矩‑ 扭矩三种载荷的共同加载及切换。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115541358 A 2一种拉伸 ‑弯曲‑扭转多轴疲劳载荷加载 结构 技术领域 [0001]本发明涉及多轴结构疲劳试验领域， 具体是一种拉伸 ‑弯曲‑扭转多轴疲劳载荷加 载结构。 背景技术 [0002]多轴疲劳试验是指在规定条件下对材料、 零件、 工程结构等进行疲劳性能检测， 其 与常规疲劳最主要的区别是结构所受的载荷情况复杂， 常常表现为双向拉伸、 双向压缩、 “拉伸‑扭转”等双轴载荷形式以及拉伸 ‑弯曲‑扭转三轴 载荷形式。 对于常规多轴载荷试验 可以在标准的多轴疲劳试验机上进行检测， 对于更多非常规多轴疲劳试验， 其往往需要设 计适合的夹具 结构传递载荷来进行疲劳试验。 [0003]现有的多轴疲劳试验通常表现为双轴载荷的形式， 允许在 “拉‑弯”、“拉‑扭”试验 机上进行。 对于 “拉‑弯‑扭”载荷同时作用的三轴载荷， 其相关研究通常采用设计适配的载 荷传递结构， 搭建试验平台进行 试验。 但目前还 存在以下问题： 1) 通过双作动器 的作用产生弯曲和扭转载荷 时会产生非需求方向的位移， 导致 运动干涉； 2) 作动器不能承受径 向载荷。 在多轴载荷作用时使得夹具结构受载荷影响会产 生弹性变形导 致作动器受到径向力发生变形； 3) 拉伸、 弯曲和扭转载荷在单独作用、 两两组合作用、 三向同时作用三种加载模 式下的切换不 顺畅， 操作麻烦； 4) 拉伸、 弯曲和扭转载荷容 易对夹具 结构产生影响。 发明内容 [0004]本发明为了解决现有技术的问题， 提供了一种拉伸 ‑弯曲‑扭转多轴疲劳载荷加载 结构， 其结构设计解决了多轴加载的运动干涉问题， 允许拉伸 ‑弯曲‑扭转多轴疲劳载荷加 载， 可以满足不同的试验要求。 [0005]为了实现上述目的， 本发明提供如下方案： 一种拉伸 ‑弯曲‑扭转多轴疲劳载荷加 载结构， 包括： 连杆传递结构， 所述连杆传递结构可以连接扭环限制 结构和作动器， 提供了作动 器载荷的传递路径， 允许拉伸、 弯曲和扭转三种载荷的加载。 所述连杆传递结构的主要构型 为工字梁， 两端设有连接销的定位孔， 允许安装连接销和作动器连接耳， 所述作动器连接耳 尾部设有螺纹， 与作动器上 的螺纹槽相适配； 所述工字梁中间设有四个对称布置得安装圆 孔， 一侧安装定位耳， 所述定位耳设有螺纹孔， 采用螺栓固定， 安装耳上设有销孔允许连接 作动器， 另一侧安装连接 夹具， 通过螺 栓固定扭环限制结构。 [0006]扭环限制 结构， 所述扭环限制 结构采用轴承传力的形式进行设计， 中心部位设有 连接夹具， 所述连接夹具分为夹持段、 轴段和连接段三节。 所述连接夹具轴段为圆柱状可与 外圈轴承配合， 前侧为夹具夹持段， 后侧为夹具连接段， 所述轴承为球轴承， 前端设有盖板，说　明　书 1/4 页 3 CN 115541358 A 3