發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 10:43

【摘要】：相關(guān)研究表明,大量的斷裂都與疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展緊密相關(guān),采用疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)來研究材料的斷裂特性,對(duì)提高機(jī)械產(chǎn)品的可靠性與使用壽命具有十分重要的意義。電磁諧振式疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)系統(tǒng)是基于共振原理工作的,是一種用來測量金屬材料及其構(gòu)件疲勞特性的高效測試裝置,緊湊拉伸(CT)試件是疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)中最常用的試件,要保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性必須要在試驗(yàn)過程中精確測量和控制作用在試件上的試驗(yàn)載荷(振幅和平均載荷)。疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)過程中,由于CT試件連接結(jié)合面接觸剛度的變化引起了平均載荷的變化,需對(duì)其進(jìn)行在線補(bǔ)償,本文針對(duì)CT試件接觸剛度對(duì)諧振疲勞試驗(yàn)平均載荷的影響及在線補(bǔ)償進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。具有理論和應(yīng)用價(jià)值。本文主要工作如下:1.搭建了電磁諧振式疲勞試驗(yàn)平均載荷在線補(bǔ)償系統(tǒng),主要由疲勞裂紋在線檢測系統(tǒng)和試驗(yàn)載荷控制系統(tǒng)組成,并提出了一種平均載荷在線補(bǔ)償方法,采用模糊控制技術(shù)對(duì)平均載荷進(jìn)行了在線控制與補(bǔ)償。2.建立了CT試件接觸剛度模型、電磁諧振式疲勞試驗(yàn)線性多自由度振動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)模型和諧振式疲勞試驗(yàn)靜態(tài)載荷加載力學(xué)模型,采用了Hertz接觸理論對(duì)CT試件法向接觸剛度進(jìn)行了理論分析和計(jì)算,采用了有限元分析方法建立CT試件、測力傳感器、主振及激振彈簧剛度計(jì)算模型,分析了試件剛度隨裂紋長度的變化規(guī)律,進(jìn)一步分析了平均載荷誤差來源,推導(dǎo)出了平均載荷誤差表達(dá)式,詳細(xì)地研究了各個(gè)因素對(duì)諧振式疲勞試驗(yàn)平均載荷誤差的影響。3.搭建了諧振式疲勞試驗(yàn)平均載荷在線測量與補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟、硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后,進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)對(duì)本文提出的方法進(jìn)行了實(shí)施、分析和驗(yàn)證。
【圖文】：

(c) F-15 戰(zhàn)斗機(jī)空中解體 (d) 集裝箱船“MOLComfort”發(fā)生斷裂圖 1-1 疲勞破壞事例1.2.2 諧振式疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)1.2.2.1 疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)前，先將待測材料加工成帶有預(yù)制裂紋的標(biāo)準(zhǔn)試件，并將其安裝在疲勞試驗(yàn)機(jī)上，然后通過載荷控制系統(tǒng)控制加載機(jī)構(gòu)將載荷施加到試件上，疲勞試驗(yàn)機(jī)起振后，試件裂紋尖端在循環(huán)載荷的作用下產(chǎn)生了應(yīng)力集中并發(fā)生擴(kuò)展，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行試件上的裂紋不斷發(fā)生擴(kuò)展[14-17]。試驗(yàn)中根據(jù)裂紋擴(kuò)展速率 da/dN（其中 N 為循環(huán)載荷次數(shù)，a 為所對(duì)應(yīng)的裂紋長度）來研究材料疲勞斷裂性能。疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)的方法有很多，目前常規(guī)疲勞試驗(yàn)方法有：1）拉伸試驗(yàn)法，2）三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)法，3）旋轉(zhuǎn)扭矩試驗(yàn)法，如圖 1-2 所示。

(c) F-15 戰(zhàn)斗機(jī)空中解體 (d) 集裝箱船“MOLComfort”發(fā)生斷圖 1-1 疲勞破壞事例振式疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)前，先將待測材料加工成帶有預(yù)制裂紋的標(biāo)準(zhǔn)試件，并驗(yàn)機(jī)上，然后通過載荷控制系統(tǒng)控制加載機(jī)構(gòu)將載荷施加到試件上，，試件裂紋尖端在循環(huán)載荷的作用下產(chǎn)生了應(yīng)力集中并發(fā)生擴(kuò)展，隨上的裂紋不斷發(fā)生擴(kuò)展[14-17]。試驗(yàn)中根據(jù)裂紋擴(kuò)展速率 da/dN（其中，a 為所對(duì)應(yīng)的裂紋長度）來研究材料疲勞斷裂性能。裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)的方法有很多，目前常規(guī)疲勞試驗(yàn)方法有：1）拉伸試試驗(yàn)法，，3）旋轉(zhuǎn)扭矩試驗(yàn)法，如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH87

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1 李s

本文編號(hào)：2674160