可变拉伸速率应力腐蚀控制单元设计与试验

发布时间：2022-10-20 08:40

　　材料应用于各种环境中,所以容易被腐蚀而发生破坏,每年材料腐蚀破坏造成的经济损失是巨大的。应力腐蚀破坏在腐蚀破坏中占有很高的比例且其过程复杂,需要通过大量的应力腐蚀试验确定材料应力腐蚀失效机理,恒应变速率试验法由于其自身的特点在探究应力腐蚀机理上得到了广泛的应用。试样保持恒定的应变速率加载是该试验方法的关键,即对应试样所处的不同拉伸阶段,测试装置以相应的拉伸速度加载。本文为应力腐蚀测试装置设计开发了可以变拉伸速率加载的控制单元,并进行了相关试验研究。对测试装置进行了功能分析,详细的分析了测试装置机械加载单元、电控系统、温控加热装置和原位观测装置四个模块的功能,通过功能分析明确了测试装置的工作原理,建立了测试装置的直流伺服电机输入电压和测试装置拉伸速率之间的数学模型。在MATLAB/Simulink中建立了测试装置的PID控制和模糊PID控制仿真模型,通过仿真对两种控制策略的控制效果进行了研究,得出了模糊PID控制策略比PID控制策略具有更好的控制效果的结论,对测试装置变拉伸速率加载模糊PID控制进行了仿真,仿真结果表明控制效果良好。基于LabVIEW编程语言为测试装置设计了控制软件,该控... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 控制单元控制策略研究现状
        1.2.2 应力腐蚀理论与方法研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 测试装置功能分析与数学建模
    2.1 测试装置功能分析
        2.1.1 机械加载单元
        2.1.2 电控系统
        2.1.3 温控加热装置和原位观测装置
    2.2 测试装置数学建模
        2.2.1 直流伺服电机数学模型
        2.2.2 测试装置转动惯量与力矩折算
        2.2.3 测试装置数学模型
    2.3 本章小结
第3章 可变拉伸速率控制单元设计
    3.1 控制策略研究
        3.1.1 PID控制策略研究
            3.1.1.1 PID控制策略原理
            3.1.1.2 PID控制仿真
        3.1.2 模糊PID控制策略研究
            3.1.2.1 模糊控制策略原理
            3.1.2.2 模糊PID控制策略原理
            3.1.2.3 模糊控制器设计
            3.1.2.4 模糊PID控制仿真
        3.1.3 变拉伸速率加载模糊PID控制仿真
    3.2 控制软件设计
        3.2.1 控制软件整体设计
        3.2.2 初始化模块
        3.2.3 数据采集、处理、显示和存储模块
            3.2.3.1 数据采集
            3.2.3.2 数据处理及显示
            3.2.3.3 数据储存
        3.2.4 测试装置拉伸速率闭环控制模块
            3.2.4.1 测试装置变拉伸速率加载
            3.2.4.2 测试装置自动停止加载
        3.2.5 辅助模块
            3.2.5.1 传感器标定
            3.2.5.2 图像回放及截图
    3.3 本章小结
第4章 控制单元性能测试与应力腐蚀试验研究
    4.1 控制单元性能测试
        4.1.1 传感器的标定
            4.1.1.1 力传感器标定
            4.1.1.2 位移传感器标定
        4.1.2 控制单元性能测试试验
    4.2 应力腐蚀试验理论与方法分析
        4.2.1 应力腐蚀开裂特征
        4.2.2 恒应变速率应力腐蚀试验设计原理
        4.2.3 恒应变速率应力腐蚀试验结果评定标准
        4.2.4 测试装置拉伸速率对试样应变速率的影响
    4.3 不同应变速率对7075铝合金应力腐蚀的影响
        4.3.1 试验准备
        4.3.2 实验结果及分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]PID控制的应用与理论依据[J]. 吴宏鑫,沈少萍.  控制工程. 2003(01)
[2]模糊控制理论的发展与应用[J]. 陈霞 ,陈广林.  煤矿现代化. 2004(03)
[3]气动机械臂模糊控制的研究[J]. 王宣银,陶国良.  液压气动与密封. 2001(03)
[4]PID控制[J]. 王蕾,宋文忠.  自动化仪表. 2004(04)
[5]永磁同步电动机位置伺服系统[J]. 王宏,于泳,徐殿国.  中国电机工程学报. 2004(07)
[6]热处理制度对2519铝合金板材力学性能和应力腐蚀敏感性的影响[J]. 陈险峰,彭大暑,张辉,林启权,林高用.  中国有色金属学报. 2003(04)
[7]高强铝合金的应力腐蚀测试方法综述与评价[J]. 刘继华.  材料工程. 2007(10)
[8]电励磁双凸极电机的建模及其PID控制[J]. 徐瑞东.  防爆电机. 2006(02)
[9]7075铝合金应力腐蚀敏感性的SSRT和电化学测试研究[J]. 刘继华,李荻,朱国伟,刘培英.  腐蚀与防护. 2005(01)
[10]PID控制器设计与参数整定方法综述[J]. 杨智,朱海锋,黄以华.  化工自动化及仪表. 2005(05)

博士论文
[1]交流永磁电机伺服系统复合自抗扰控制策略研究[D]. 黄庆.湖南大学 2014
[2]非匹配不确定非线性系统自适应模糊控制[D]. 李永明.大连海事大学 2014

硕士论文
[1]慢应变速率应力腐蚀原位测试装置设计与试验研究[D]. 肖慧琼.吉林大学 2017
[2]材料应力腐蚀测试装置研究及其在7055铝合金的应用[D]. 吕佳杰.哈尔滨工程大学 2016
[3]海洋平台结构钢腐蚀疲劳裂纹扩展的研究[D]. 丁振.大连理工大学 2015



本文编号：3694144