电磁谐振疲劳试验系统动态特性及动态载荷补偿方法研究

摘要

疲劳破坏是机械零部件失效的主要形式，机械零部件的破坏失效几乎都与疲劳裂纹的产生和扩展密切相关，由于目前尚不能完全通过理论方法而只能通过疲劳试验来研究材料在交变载荷作用下的疲劳寿命和断裂性能，所以，疲劳试验对提高机械产品的可靠性及使用寿命有着重要的意义。
　　电磁谐振疲劳试验系统是一种工作在谐振状态下测试金属材料疲劳寿命和断裂特性的试验装置，要求在疲劳试验过程中精确跟踪系统的固有频率和控制试验载荷，为达到这一目的，本文对疲劳试验过程中系统的动态特性和动态载荷测量误差进行了理论和实验研究。
　　论文主要工作如下：
　　1.建立了电磁谐振疲劳试验三自由度有阻尼振动系统力学模型，采用有限元方法计算了CT紧凑拉伸试件的刚度，并将软测量技术引入到谐振式疲劳试验振动系统的参数识别上，建立了参数识别的软测量模型，通过最小二乘求解超定线性方程组及Newton迭代算法求解非线性方程组的方法得到了振动系统的待求参数，并进行了相关实验，通过实验进行了分析和验证。
　　2.对电磁谐振疲劳试验振动系统的动态特性进行了研究。研究了疲劳试验过程中系统固有频率、试验载荷幅频曲线和共振振幅随阻尼系数、砝码质量、试件刚度、CT试件裂纹扩展长度和夹具质量的变化规律，并进行了相关实验，通过实验进行了分析和验证。
　　3.基于电磁谐振式疲劳试验三自由度有阻尼振动系统模型，对动态载荷测量误差公式进行了推导，对疲劳试验动态载荷测量误差来源进行了分析，详细地讨论了各个因素对动态载荷测量误差的影响，并提出了一种动态载荷测量误差补偿方法。最后进行了相关实验，通过实验进行了分析和验证。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 疲劳试验及疲劳试验系统

1.3 国内外相关技术发展现状

1.4 课题的主要内容和结构安排

1.5 本章小结

第2章 电磁谐振疲劳试验振动系统建模及参数确定

2.1 引言

2.2 多自由度振动系统动力学模型的建立

2.3 CT试件刚度的有限元计算

2.4 基于软测量技术的疲劳试验振动系统参数的识别

2.5 实验及结果分析

2.6 本章小结

第3章 电磁谐振疲劳试验振动系统动态特性分析

3.1 引言

3.2 电磁谐振疲劳试验振动系统固有频率变化规律

3.3 电磁谐振式疲劳试验振动系统稳态输出响应的计算

3.4 电磁谐振疲劳试验载荷幅频曲线的变化规律研究

3.5 电磁谐振疲劳试验载荷共振振幅的变化规律研究

3.6 实验及结果分析

3.7 本章小结

第4章 电磁谐振疲劳试验动态载荷补偿方法研究

4.1 引言

4.2 谐振式疲劳试验动态载荷测量误差

4.3 动态载荷测量误差影响因素分析

4.4 动态载荷误差补偿及实施

4.5 实验及结果分析

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果