拉伸—扭转原位力学测试装置设计分析与试验研究

发布时间：2017-10-27 08:38

  本文关键词：拉伸—扭转原位力学测试装置设计分析与试验研究

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【摘要】：材料在服役条件下的变形损伤机制的研究，对于深入揭示材料及其制品的服役行为、可靠性和寿命评估具有十分重要的意义，在国家中长期科技发展规划纲要中被明确指出是面向国家重大需求的研究，这项工作也是当前国际学术界的研究热点。面向这类需求，本文设计提出了能够在金相显微镜下动态监测材料变形损伤状况的原位拉伸-扭转测试装置，针对典型材料利用该装置开展了一系列的试验研究，获得了被测塑性材料拉伸-扭转测试性能的规律，，并通过原位金相显微试验分析了材料晶粒与力学性能的关系，从微观角度对宏观的现象进行了充分的论证。 本文首先从基本原理的分析出发，进而完成测试装置的设计工作，同时总结小型化复合载荷原位测试装置的设计方法，并对电气控制系统和控制软件的设计工作进行必要的阐述。结合设计分析工作，针对测试装置展开了一系列的检测试验和误差分析研究。作为原位拉伸-扭转测试装置设计工作的重点，通过试验和理论模型的建立，将误差进行量化，进而提出有效的误差修正算法。针对典型金属材料，利用本文装置进行拉伸-扭转复合载荷试验，揭示两种应力在塑性材料变形过程中的相互影响。同时，开展基于金相显微分析的原位拉伸-扭转测试，检测和分析纯拉伸、纯扭转和拉伸-扭转三种载荷形式下显微组织的区别和变化规律，根据显微组织与宏观性能的对应关系，解释两者之间的联系。最终，用原位试验的显微组织结果对复合载荷的力学结果进行论证和解释。 论文工作涉及测试装置的设计、研制、装配和校准，据此开展了验证试验，在此基础上，针对材料开展了试验测试和分析，发现了塑性材料在大变形情况下，拉伸和扭转载荷的相互影响；并结合显微组织的原位测试分析结果，发现了材料在复合载荷下的性能特点与显微组织间关系。论文对揭示材料在复杂受载情况下显微组织与宏观性能响应间的联系具有重要意义。
【关键词】：原位测试 拉伸 扭转 复合载荷 金相显微分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH87
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 材料测试技术研究进展11-25
• 1.2.1 基于传统材料测试技术的研究进展11-15
• 1.2.2 基于载荷控制的测试技术研究进展15-19
• 1.2.3 基于小型化仪器的原位测试技术研究进展19-25
• 1.3 主要研究内容25-28
• 第2章 拉伸-扭转原位测试装置原理分析28-36
• 2.1 拉伸、扭转测试基本理论28-32
• 2.1.1 拉伸测试基本理论28-29
• 2.1.2 扭转测试基本理论29-31
• 2.1.3 拉伸-扭转测试的理论31-32
• 2.2 原位测试基本原理32
• 2.3 原位测试装置功能设计要求32-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 测试装置及其控制系统的设计分析36-52
• 3.1 测试装置设计36-45
• 3.1.1 装置整体结构设计36-38
• 3.1.2 传动单元设计38-41
• 3.1.3 装置结构仿真分析41-42
• 3.1.4 夹具设计42-45
• 3.2 扭矩传感器仿真分析45-47
• 3.3 控制系统设计47-50
• 3.3.1 控制系统功能设计47
• 3.3.2 控制系统硬件设计47-49
• 3.3.3 控制系统软件设计49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第4章 测试装置性能测试与试验分析52-74
• 4.1 传感器标定52-56
• 4.1.1 拉力传感器标定52-53
• 4.1.2 扭矩传感器标定53-55
• 4.1.3 位移传感器标定55-56
• 4.2 传动精度测试56-59
• 4.2.1 位移输出精度56-57
• 4.2.2 转角输出精度57-59
• 4.3 整机刚度测试59-62
• 4.3.1 拉伸模块刚度测试59-60
• 4.3.2 扭转模块刚度测试60-62
• 4.4 试验结果的比对分析62-65
• 4.4.1 拉伸试验对比62-64
• 4.4.2 扭转试验对比64-65
• 4.5 误差分析与校准修正65-71
• 4.5.1 拉伸单元误差分析与修正65-70
• 4.5.2 扭转单元误差分析与修正70-71
• 4.6 本章小结71-74
• 第5章 原位测试试验研究74-94
• 5.1 拉伸-扭转仿真研究分析74-79
• 5.1.1 预扭转状态下拉伸仿真分析74-76
• 5.1.2 预拉伸状态下扭转仿真分析76-79
• 5.2 拉伸-扭转试验研究分析79-84
• 5.2.1 预扭转状态下拉伸试验分析79-81
• 5.2.2 预拉伸状态下扭转试验分析81-84
• 5.3 试件断口显微观察84-86
• 5.4 原位测试试验与分析86-93
• 5.4.1 原位拉伸测试试验86-90
• 5.4.2 原位扭转测试试验90-92
• 5.4.3 原位拉伸-扭转测试试验92
• 5.4.4 原位测试试验结论92-93
• 5.5 本章小结93-94
• 第6章 总结与展望94-96
• 参考文献96-104
• 作者简介104-106
• 致谢106

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：1102768