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专利摘要

本发明公开了一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置及其试验方法，试验时，先将种植体基座试样固定在试样下夹具上，并用一定的扭矩将种植体螺钉拧入基座试样内；然后调整试验装置的二维调整台和调整背板，将试样上夹具夹紧种植体螺钉，并开启试验介质循环系统使介质充满夹具介质槽；最后开启测控系统，使音圈电机和压电陶瓷作动器按给定参数运动，使其对种植体螺钉按要求加载，并通过压力传感器和位移传感器采集相关试验数据，同时按设定循环周次进行疲劳试验。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210939918.7
申请日期:
2022-08-05
专利申请人:
西南交通大学
分类号:
G01N3/38 ; G01N3/56 ; G01N3/06
发明/设计人:
彭金方，魏超，李洪洋，黄奕博，付江文，贺继樊，刘建华，朱旻昊
权利要求: 1.一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，包括机架，所述机架上设置有伺服电机，所述伺服电机的输出端通过联轴器连接有竖直设置的滚珠丝杆传动机构，滚珠丝杆传动机构上设置有调整背板；所述调整背板的正面上设置有音圈电机和用于实时测量所述音圈电机位移幅值的磁栅位移传感器，音圈电机的输出端由上至下依次设置有阻尼加载模块和角度测量模块，所述阻尼加载模块包括第一动态力传感器，所述角度测量模块包括试样上夹具和角度测量机构；所述试样上夹具的下方设置有试样下夹具，试样下夹具的一侧设置有用于向试样下夹具施加水平往复激振的作动器，所述作动器的输出端和试样下夹具之间设置有第二动态力传感器；试样下夹具还包括用于与外部液体环境控制循环系统连通的液浴槽。2.根据权利要求1所述的牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，还包括安装平台，所述机架和试样下夹具均设置于所述安装平台的上端面，安装平台的底部四角处均设置有一个调平脚垫。3.根据权利要求1所述的牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，滚珠丝杆传动机构包括通过轴承座与机架连接的滚珠丝杆，所述滚珠丝杆沿机架竖直方向设置，滚珠丝杆上螺纹连接有滚珠丝杆螺母；所述伺服电机的输出端通过联轴器与滚珠丝杆的顶部连接；机架上设置有与滚珠丝杆长度方向平行的第一直线导轨，所述调整背板的背面均与第一直线导轨上的滑块和所述滚珠丝杆螺母固定连接。4.根据权利要求1所述的牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述阻尼加载模块还包括上端面与所述音圈电机的输出端固定连接的安装座，所述安装座的下端面两侧对称竖直设置有两根导向柱，所述导向柱上依次安装有阻尼弹簧和导向套，所述导向套可沿导向柱滑动并压缩所述阻尼弹簧；每根导向柱底部安装有限位螺帽；所述导向套中部依次安装有传感器连接器和所述第一动态力传感器；所述角度测量模块与第一动态力传感器底部固定连接。5.根据权利要求4所述的牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述角度测量模块还包括直角安装座，所述直角安装座的上端面设置有用于与所述第一动态力传感器底部固定连接的连接法兰；直角安装座上过盈装配有深沟球轴承，深沟球轴承内圈安装有所述试样上夹具；角度测量机构包括套设于试样上夹具外壁的磁栅环和设置于所述磁栅环一侧的磁栅角位移传感器，所述磁栅角位移传感器与直角安装座的下端面固定连接。6.根据权利要求1所述的牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述试样下夹具包括夹具基座，所述夹具基座上设置有用于固定种植体基座试样的试样安装孔和锁紧螺钉，种植体基座试样上螺纹连接有种植螺钉试样；所述液浴槽设置于夹具基座上，液浴槽和夹具基座之间设置有密封垫。7.根据权利要求6所述的牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置，其特征在于，所述安装平台的上端面设置有二维调整平台，所述二维调整平台的顶部设置第二直线导轨和所述作动器；所述第二直线导轨的滑块上安装有连接板，所述连接板的上端面固定有所述夹具基座；所述作动器设置于夹具基座的一侧并通过所述第二动态力传感器与夹具基座的侧壁固定连接。8.一种根据权利要求1～7任一所述的牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置的试验方法，其特征在于，包括：步骤1、按照试验要求制备牙种植体螺钉试样和种植体基座试样，首先将种植体基座试样安装于试样下夹具的安装孔内，并通过锁紧螺钉紧固；然后将牙种植体螺钉试样旋入种植体基座试样螺纹孔内，通过标准预紧力拧紧；步骤2、通过二维调整平台将装配好的试样在水平面内进行位移调整直至位于试样上夹具的正下方，启动伺服电机带动滚珠丝杆旋转，调整背板下降，使试样上夹具座能对牙种植体螺钉试样头部进行夹持，并通过紧固螺钉锁紧牙种植体螺钉试样头部；步骤3：启动外部液体环境控制循环系统向试样下夹具中的液浴槽内输送试验介质，并将试验介质保持在试验预设温度；设置各项试验参数，试验参数包括加载载荷、加载频率和循环次数；步骤4：启动音圈电机，音圈电机输出端做往复直线运动，激振力通过阻尼加载模块传递至种植体螺钉；启动压电陶瓷作动器沿切向做往复激振，模拟牙种植体承受的偏载或横向冲击，模拟真实复杂工况；步骤5：在疲劳试验过程中，通过角度测量模块对种植体螺钉松动情况进行检测，并对松动角度进行测量；第一和第二动态力传感器分别对种植体螺纹竖直方向和水平方向承受载荷大小进行测量，磁栅位移传感器对音圈电机位移幅值进行测量和反馈控制；步骤6：通过牙种植体试样在腐蚀环境下进行的连续疲劳试验，真实模拟牙种植体螺纹松动、疲劳断裂和磨损的失效形式，并采集得到疲劳试验的试验数据。