电磁谐振式疲劳试验系统设计及其性能评估研究

发布时间：2017-10-04 15:03

  本文关键词：电磁谐振式疲劳试验系统设计及其性能评估研究

  更多相关文章： 电磁谐振 弯曲疲劳试验 有限元分析 载荷标定 频率追踪

【摘要】：金属疲劳问题自其被发现之日起，便是工程界和科研界着力想解决的问题。经过近两百年的发展，人们对金属疲劳的机理已经有了一定的掌握，预防、减缓疲劳的方法也有了很大的进步。但是随着工业的快速进步，机械使用的环境越来越严苛，，人们对机械设备的抗疲劳性能要求也越来越高，金属抗疲劳问题面临了新的挑战。 金属疲劳试验机作为测定金属材料疲劳性能的基本设备，是新材料研究、新产品开发过程中必不可少的工具。因此，疲劳试验机水平的高低在一定程度上反应了疲劳研究的发展水平。经过多年的努力，驱动方式各异、作用力方式不同的疲劳试验机蓬勃发展。针对不同材料、不同结构的疲劳试验机也越来越多样化、集成化、现代化。 本文基于电磁谐振的原理开发了一款材料平面弯曲疲劳试验机。本文研究的主要内容如下： 1）阐述本电磁谐振式疲劳试验系统的工作原理；利用Abaqus对装配有不同裂纹深度试件的谐振系统进行详细的模态及强迫振动分析，并基于此提出试验系统载荷标定及恒载荷控制的方法。 2）对系统主体部分（包括控制系统）的设计进行了说明；探究了疲劳试验过程中频率追踪的方法；对系统扫频过程中的滞后现象进行了研究，提出了通过正反两次扫频来快速获取固有频率的方法。 3）使用45号钢试样的弯曲疲劳试验对本试验系统性能进行了评估，验证了其电磁谐振系统、数据采集系统以及频率追踪方式的可靠性；通过统计断裂试样的位置验证了有限元分析结果的正确性；绘制了45号钢的S-N曲线并将其疲劳极限与旋转弯曲疲劳试验的结果进行了对比，验证了试验系统的准确性。 相较于电液伺服式疲劳试验机和一些其他大型的共振式疲劳试验机，新开发的电磁谐振疲劳试验系统具有结构简单紧凑、工作频率高、工作噪声小、能量消耗低、机器损耗小等特点。
【关键词】：电磁谐振 弯曲疲劳试验 有限元分析 载荷标定 频率追踪
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH871.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 疲劳理论概述9-11
• 1.1.1 疲劳研究的意义9
• 1.1.2 疲劳破坏的分类9-10
• 1.1.3 疲劳寿命的研究方法10-11
• 1.2 疲劳试验机概述11-13
• 1.2.1 疲劳试验机的国外研究现状12
• 1.2.2 疲劳试验机的国内研究现状12-13
• 1.3 论文的主要研究内容及意义13-15
• 第二章 电磁谐振式疲劳试验系统原理及设计15-37
• 2.1 电磁谐振式疲劳试验系统工作原理15-17
• 2.2 系统主体部分设计17-19
• 2.2.1 夹持臂的设计17-18
• 2.2.2 试验台架的设计18-19
• 2.3 电磁谐振疲劳试验系统谐振性能分析19-29
• 2.3.1 谐振系统模态分析19-24
• 2.3.2 谐振系统强迫振动分析24-29
• 2.3.2.1 边界条件及载荷设置24-26
• 2.3.2.2 谐振系统阻尼参数设置26-28
• 2.3.2.3 谐振系统强迫振动分析结果28-29
• 2.4 试验系统载荷标定29-35
• 2.4.1 初始状态系统29-32
• 2.4.2 预制裂纹系统32-35
• 2.5 试验流程35-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第三章 电磁谐振式疲劳试验系统控制系统设计37-48
• 3.1 控制系统功能需求分析37
• 3.2 控制软件开发及界面介绍37-38
• 3.3 疲劳试验过程中频率追踪方法38-42
• 3.4 谐振系统扫频分析研究42-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 电磁谐振式疲劳试验系统的性能评估和应用实例48-59
• 4.1 电磁谐振弯曲疲劳试验系统性能评估48-54
• 4.1.1 载荷标定48
• 4.1.2 控制软件编程48-49
• 4.1.3 试验运行及试验数据处理49-53
• 4.1.4 试件断裂位置统计53-54
• 4.2 电磁谐振疲劳试验机应用实例54-58
• 4.2.1 常规试验方法54-57
• 4.2.2 配对升降法测疲劳极限57-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 总结59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间的研究成果64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 王进廷,杜修力,张楚汉;瑞利阻尼介质有限元离散模型动力分析的数值稳定性[J];地震工程与工程振动;2002年06期

2 魏伟;于国红;;疲劳设计方法简介[J];化学工程与装备;2009年12期

3 王德铎;张艳平;闫军;孙启国;;多体结构瑞利阻尼系数的确定[J];机械设计与制造;2010年01期

4 周迅;俞小莉;;谐振式曲轴弯曲疲劳试验恒载荷控制方法[J];农业机械学报;2006年12期

5 王泽民;张维强;杨军;徐阔;;FP2500A型翻抛机关键零件的模态分析[J];农机化研究;2013年10期

6 徐海峰;;基于模糊逻辑的高频疲劳试验机频率跟踪方法[J];轻工机械;2011年05期

7 彭丽;;粒子群算法在曲线拟合中的应用[J];软件导刊;2011年02期

8 李跃光;姬战国;;国内高频疲劳试验机的技术现状及其发展[J];试验技术与试验机;2006年01期

9 郑成琪,程晓农;金属阻尼性能测试方法的现状与发展[J];实验力学;2004年02期

本文编号：971286