三点弯曲力学性能测试误差因素的仿真分析与试验研究

发布时间：2017-10-06 05:18

  本文关键词：三点弯曲力学性能测试误差因素的仿真分析与试验研究

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【摘要】：随着材料测试仪器向微型化、集成化、原位化方向发展,在新材料和新测试技术的推动下,尤其是一些敏感元件、转换元件等新器材以及计算机科学、材料学、微电子学、自动控制技术等学科的迅猛发展,新的测试技术也在不断涌现。从传统的结构材料力学性能测试逐渐向生物材料、微纳米材料、功能材料、薄膜材料、复合材料等新材料转变,从原先的单一载荷向复合载荷转变,从离位观测向原位观测转变,从一般环境条件向极端环境转变。尤其在高温蠕变下,三点弯曲测试技术中试样和支辊间的摩擦系数对其结果影响更加明显。基于以上要点,本文主要研究的是材料在三点弯曲力学性能测试过程中多种误差因素的影响,即压头对中性误差、支辊与试样之间摩擦系数以及压头垂直度误差等因素,通过对这些因素的研究可以了解它们对三点弯曲测试技术的具体影响,从而为仪器开发和测试结果的准确性提供一些理论依据。本文对材料力学性能测试技术的国内外研究现状、三点弯曲研究现状及其有限元在工程实际的运用进行了详细阐述,介绍了三点弯曲力学性能测试的基本原理、误差来源和有限元理论,并对误差理论进行了具体分析。本文进行了试验平台的搭建与仿真分析,分别对压头和支辊进行了有限元分析以消除由于压头和支辊的变形给测试带来的影响;利用材料标准试验机上测得的6061铝弹性模量对仪器机架柔度系数C进行修正,得到机架柔度为42.041 10??mm/N,再通过45钢的标准结果验证修正该方法的可靠性及机架柔度系数的准确性;进行了力传感器的标定,通过三种试验分别探究压头对中性误差、支辊与试样之间的摩擦系数以及压头垂直度误差对测试结果的具体影响。本文对试验材料45钢和Q235钢分别进行了拉伸试验并且提取应力-应变关系,建立仿真模型和设置相关参数,分别进行了关于压头对中性误差、不同跨距下的压头对中性误差、支辊和试样之间的不同摩擦系数以及压头垂直度误差的有限元仿真分析,提取载荷-挠度曲线、最大主应力及其相对误差并且和试验进行对比分析,获得其变化规律,确定在工程允许误差范围内,误差的安全允许值所对应的影响因素值。
【关键词】：三点弯曲测试 误差分析 试验研究 有限元仿真分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG115.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 选题背景及研究意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1 材料力学性能测试技术国内外研究进展12-16
• 1.2.2 三点弯曲测试技术国内外研究进展16-19
• 1.2.3 有限元分析技术在实际工程中的应用19-21
• 1.3 本文主要研究内容21-22
• 第2章 三点弯曲测试理论与有限元仿真基本原理22-32
• 2.1 三点弯曲测试的基本原理22-24
• 2.2 三点弯曲测试误差来源24-29
• 2.2.1 压头对中性误差25-27
• 2.2.2 支辊与试样间的摩擦系数27-28
• 2.2.3 压头与试样垂直度28-29
• 2.3 有限元仿真的基本原理29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 三点弯曲测试误差因素的试验与分析32-48
• 3.1 试验仪器32-39
• 3.1.1 静力学分析33-34
• 3.1.2 力传感器的标定34-35
• 3.1.3 机架柔度的修正35-39
• 3.2 三点弯曲测试误差因素的试验39-46
• 3.2.1 压头对中性误差39-42
• 3.2.2 支辊与试样间的摩擦系数42-44
• 3.2.3 压头与试样垂直度误差44-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第4章 三点弯曲测试误差因素的有限元仿真与分析48-66
• 4.1 仿真模型的建立48-49
• 4.2 仿真参数的设置49-52
• 4.3 三点弯曲测试误差因素的有限元仿真分析52-62
• 4.3.1 压头对中性误差的有限元仿真分析52-57
• 4.3.2 支辊与试样之间摩擦系数的仿真分析57-59
• 4.3.3 压头与试样垂直度误差的仿真分析59-62
• 4.4 试验与仿真对比分析62-63
• 4.5 本章小结63-66
• 第5章 总结与展望66-68
• 5.1 总结66-67
• 5.2 展望67-68
• 参考文献68-74
• 作者简介及攻读学位期间取得论文和专利成果74-76
• 致谢76

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本文编号：980927