中机试验电液伺服动静疲劳试验机主要用于测试各种金属材料、高强塑料以及类似材料的动静力学性能。被广泛应用在动态高周疲劳(HCF)、低周疲劳(LCF)、程控疲劳、裂纹扩展速率、断裂韧性(KIC、JIC、CTOD等)以及静态的恒变形速率、恒负荷速率和各种常规的力学性能试验中。

加载框架技术

刚性框架是材料疲劳试验机的内力承载机构，通常由与执行器连接的加载横梁、与力传感器连接的承载横梁以及支撑立柱、导向立柱组成。

在理论模型构建中，通常将框架认为是纯刚性结构，不存在因外力而产生的形变，例如在位移闭环控制的单轴向加载工况中，默认为试样受力后产生的形变即为执行器所输出的位移差值，但在实际工况中，通过执行器、夹具、试样、力传感器等传递施加在框架上的轴向力，会导致框架受力发生形变，该形变量会累积在执行器的位移差值中，在进行某些弹性体刚度性能测试时，加载过程中试样本身的形变量很小，若忽略框架受力产生的变形，实际数据计算结果与理论数据甚至会产生数量级的偏差。

同时，由于原材料必然存在的材质性能不均匀，以及后期加工时无法做到结构完全对称，框架受力后的加载轴线与理论轴线必然产生偏移，最终反馈在试样上，即为试样会承受除轴向力外的偏载力，严重影响试验数据的有效性，所以在合理性价比范围内，具有足够刚度的框架结构是材料疲劳试验机结构设计的首要条件。

自导向框架为支撑立柱兼顾导向功能，通常电液伺服动态疲劳试验机采用自导向框架，落地式与倒置式框架结构形式如图1所示：

图1 落地式与倒置式结构简图

承载横梁通过锁紧机构施加锁紧力，与导向立柱抱紧，通过摩擦力锁紧立柱位置，其结构及受力简图如图2所示：

图2 落地式承载横梁结构及受力简图

图3 落地式承载横梁静态仿真受力模型

图4 落地式框架静态仿真受力模型

外导向框架

外导向框架为支撑立柱仅用于承载作用，额外设置导向立柱作为横梁移动的导向机构。通常电磁谐振高频疲劳试验机采用外导向框架。

根据电磁谐振高频疲劳试验机工作原理，主机框架需保证两方面，第一有较好的强度，第二还需有较高的刚度，即需要高强度、高刚度两方面要求的高共振频率框架，才可确保主机高频、大载荷加载的稳定性及可靠性。

一般由双支撑立柱搭配双导向立柱或者四导向立柱的框架形式，支撑立柱采用内循环双垫片预紧式的滚珠丝杠副形式，通过驱动滚珠丝杠副将旋转运动转换为直线运动，实现加载横量的升降。导向立柱采用表面镀硬铬的光杠形式，通过与加载横梁内置的自润滑轴承的过渡配合，起到横梁升降过程中导向作用，同时起到增加主机框架刚度、提高主机框架共振频率的作用。

图5 配重上置式结构简图

图6 配重下置式结构简图

图7 框架静力仿真分析