高频疲劳试验机动态特性的研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文高频疲劳试验机动态特性的研究摘要高频疲劳试验机是一种基于共振原理的电磁谐振式金属材料试验机，它用于测定金属及其合金在室温状态下拉伸、压缩的疲劳性能，其特点是高负荷、高频率、低消耗，从而缩短试验时间，降低试验费用，是我国工业发展的主要测试设备之一。目前，高频疲劳试验机存在的主要问题是试件刚度变化过程中系统的控制：固有频率的实时跟踪和振动载荷的精确控制。为了实现这一目标必须建立精确的系统动力学模型，并在此基础上对系统的动态特性进行相应的理论、仿真及实验研究，本文所做的主要研究工作如下：1、提出了标准紧凑

2、拉伸试件的悬臂梁模型，从应力函数出发建立了试件等效刚度的表达式，最后分析了试件尺寸、材料等因素对刚度的影响。2、利用有限元分析软件对试件的模态和谐响应进行分析，计算试件本身的固有频率并得出裂纹扩展时固有频率随裂纹长度的变化规律。3、阐述了高频疲劳试验机的工作原理，建立了试件未出现裂纹时系统的动力学模型；分析了系统的固有频率、振动振幅和小阻尼系统的最大振幅：最后在此基础上对系统的动态特性进行了仿真分析。4、建立了疲劳扩展时变系统的动力学方程，利用疲劳裂纹检测系统记录裂纹长度和时间的关系，并根据实验数据对试件出现裂纹时的系统固

3、有频率、试件最大振幅进行了理论分析。5、搭建了基于虚拟仪器技术的实验平台，进行了系统未知参数的辨识，并验证了刚度、固有频率和最大振幅随裂纹长度及时间的变化趋势。本论文对高频疲劳试验机动态特性的分析和研究工作，为高频疲劳试验的频率和载荷的高精度控制提供了理论基础，为疲劳试验技术的发展做出了贡献。关键词：高频疲劳试验机、系统建模仿真、动态特性、刚度模型、模态分析浙江工业大学硕士学位论文STUDYoNDYNAMⅡCCHARACTERISTICoFttlGIt-FREQUENCYFATIGlYETESTERABSTRACTHigh

4、-frequencyfatiguetestingmachineisametalmaterialtestingmachinebasedontheresonancetheory．Itisusedtomeasurethefatiguepropertyoftensionandcompressionofmaterialanditsalloyunderthenormaltemperature，itCanrealizehigh—load，high—frequency,low-consumption,SOtheexperimenttime

5、isshortened，theexperimentcostisreduced，itisoneofmaintestingequipmentsofourindustrialdevelopment．Sofar,themainproblemexistedinthehigh-frequencyfatiguetestingmachineisthesystemcontrolintheprocessofthechangingofsamplestiffness．Theconcisedynamicmodelofsystemmustbebuil

6、tinordertorealizetheaim．Thisthesismainlydealswiththetheoreticalanalysis，simulationandexperimentalresearchofdynamiccharacteristicsofsystem．Maincontentsofthethesisalelistedasfollows：1．Putforwardacantileverbeammodelofstandardcompacttensionsample，theformulaofstiffness

7、ofsampleissetupfromstressfunction，atlast，theinfluenceofdimensionandmaterialofsampletostiffnessisanalyzed．2．ThemodalandharmonicofsampleareanalyzedbytheANSYSsottware，thenaturalfrequencyofsampleandthenaturalfrequencychangealongthecracklengthwhencrackextendsarecalcula

8、ted．3．Theworkingprincipleofhi曲-frequencyfatiguetestingmachineisintroduced，thedynamicmodelofsystemisbuiltwhenthecrackdon’tappearinthesample；Thenaturalfre