高频疲劳试验机圆棒材料试样夹具的研究

发布时间：2017-09-22 03:28

  本文关键词：高频疲劳试验机圆棒材料试样夹具的研究

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【摘要】：随着近代工业革命的发展,车辆及相关运载工具的发展和大量机械设备在生产中的运用,在运动构件间经常会发生破坏。这使得破坏处的名义应力低于材料的强度极限和屈服极限,多年来一直困扰着工程师们。然而,19世纪以来出现了一门新的学科—疲劳学,不断被应用到实际生产实践中并发展的越来越完善。高频疲劳试验机是对材料进行疲劳试验不可或缺的一种机器。给高频疲劳试验机配备不同形式的夹具,可以进行薄、厚板的拉伸试验、三点和四点的弯曲试验、扭转试验和常用高频拉压试验等。而经过长时间的疲劳试验后,夹具会发生疲劳破坏。本文主要研究的是PLG-100型高频疲劳试验机圆棒材料试样夹具受损的问题。在实际试验过程中,夹具由于制造或试验过程等原因受到了一定的损坏并影响试验数据的可靠性。首先从理论上分析影响夹具螺纹疲劳寿命的原因,包括夹具的误差因素和对夹具的螺纹进行力学分析,并通过疲劳试验验证受损夹具对试验数据的可靠性影响。利用大型的有限元分析软件ABAQUS对夹具和试样结构进行有限元分析,考虑夹具和试样材料的弹塑性和接触非线性问题,分析夹具螺纹各螺纹牙的应力应变分布情况,并且总结出夹具螺纹的各螺纹牙承受轴向载荷的不均匀性的特点。有限元分析结果与上述理论分析和疲劳试验结果一致,即夹具损伤后,装夹后的夹具螺纹牙在试验时将产生较大的应力集中现象,且螺纹牙轴向力载荷分布存在较大的不均性。本文针对受损的夹具,提出了三种修复方案,三种方案分别经过高频疲劳试验来验证可行性。试验结果分析表明,只有镶嵌螺纹套的方案满足试验的要求,且成功的获得了线性相关的S-N曲线的直线部分。
【关键词】：高频疲劳试验机 夹具 有限元 可靠性
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG759
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题提出的背景与意义10-11
• 1.1.1 课题提出的背景10-11
• 1.1.2 课题研究的意义11
• 1.2 国内外研究现状及发展动态11-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 第2章 高频疲劳试验机及夹具的简介15-23
• 2.1 高频疲劳试验机15-18
• 2.1.1 高频疲劳试验机的基本结构15-17
• 2.1.2 高频疲劳试验机的工作原理17-18
• 2.2 高频疲劳试验机夹具18-20
• 2.2.1 几种常见夹具简介19
• 2.2.2 夹具组成及安装19-20
• 2.3 圆棒材料试样夹具的理论研究20-22
• 2.3.1 螺纹的受力分析20-21
• 2.3.2 螺纹连接的防松21
• 2.3.3 提高螺纹连接强度的措施21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 影响高频疲劳试验机夹具寿命的理论分析23-33
• 3.1 影响夹具寿命的因素分析23-25
• 3.1.1 制造误差23-24
• 3.1.2 安装及拆卸误差24-25
• 3.2 变形后的夹具受力分析25-28
• 3.2.1 基于悬臂梁的计算理论分析25-27
• 3.2.2 应力应变分析27-28
• 3.3 变形后的夹具对疲劳试验数据可靠性影响的分析28-32
• 3.3.1 疲劳试验28-30
• 3.3.2 S-N曲线斜线部分的拟合检验30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 高频疲劳试验机夹具的有限元分析33-44
• 4.1 ABAQUS软件的简介33-34
• 4.2 建立夹具螺纹有限元计算模型34-39
• 4.2.1 夹具及试样的CAD模型34-36
• 4.2.2 弹塑性材料模型36
• 4.2.3 接触设置36-38
• 4.2.4 网格的划分38-39
• 4.2.5 边界条件及载荷的设置39
• 4.3 有限元计算结果的分析39-43
• 4.3.1 结构的应力分析39-42
• 4.3.2 夹具螺纹牙承载的分布规律42-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第5章 高频疲劳试验机夹具局部修复方案44-53
• 5.1 未修复前的螺纹夹具疲劳试验44-47
• 5.1.1 螺纹夹具的基本尺寸44
• 5.1.2 疲劳试验的条件44-46
• 5.1.3 疲劳试验与问题分析46-47
• 5.2 高频疲劳试验机夹具螺纹的局部修复方案47-50
• 5.2.1 具体方案的设计47-48
• 5.2.2 修复后方案的疲劳试验结果分析48-50
• 5.3 最优方案可行性的验证50-52
• 5.3.1 获得S-N曲线直线部50-51
• 5.3.2 直线拟合检验51-52
• 5.4 本章小结52-53
• 第6章 结论与展望53-55
• 6.1 结论53-54
• 6.2 展望54-55
• 参考文献55-58
• 在学研究成果58-59
• 致谢59-60

【参考文献】

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