【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,生產(chǎn)生活中越來越多微機(jī)電器件以及生物器件受到小載荷交變應(yīng)力的作用,疲勞破壞是其失效的主要形式。目前來說,預(yù)防疲勞破壞的最有效手段是進(jìn)行疲勞檢測(cè)。疲勞試驗(yàn)機(jī)作為檢測(cè)材料試件力學(xué)性能的重要工具,我們對(duì)它的要求也逐漸提高。壓電驅(qū)動(dòng)有著體積小、響應(yīng)速度快、變形精確度高、無電磁干擾等諸多優(yōu)勢(shì),因此相比于傳統(tǒng)的電磁式以及電液式疲勞試驗(yàn)機(jī),壓電驅(qū)動(dòng)式疲勞試驗(yàn)機(jī)更適合于對(duì)高頻受力、小載荷受力器件進(jìn)行疲勞檢測(cè)。針對(duì)試件所受載荷小于卡具重力這類的微小載荷疲勞檢測(cè)問題,本文在項(xiàng)目組已有壓電驅(qū)動(dòng)型疲勞試驗(yàn)機(jī)的研究基礎(chǔ)上,提出了一種壓電驅(qū)動(dòng)型臥式小載高頻荷疲勞試驗(yàn)機(jī),相對(duì)于傳統(tǒng)的立式疲勞試驗(yàn)機(jī),其加載載荷只發(fā)生于水平方向,避免了卡具重力對(duì)加載的影響,極大提高了檢測(cè)的精度。本文主要內(nèi)容如下:1.通過相關(guān)的文獻(xiàn)閱讀以及專著查閱,探討了傳統(tǒng)疲勞試驗(yàn)機(jī)的原理以及研究現(xiàn)狀、壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)在疲勞檢測(cè)領(lǐng)域的研究歷史和研究現(xiàn)狀,明確了本文的研究?jī)?nèi)容以及研究意義。2.詳細(xì)解析了本文用到的核心驅(qū)動(dòng)元件—壓電振子。從微觀本質(zhì)上闡述了壓電效應(yīng),明確了壓電陶瓷的性能評(píng)價(jià)參數(shù)指標(biāo),介紹了壓電振子的制作過程、驅(qū)動(dòng)機(jī)理,實(shí)際制作了兩種型號(hào)的圓環(huán)形雙晶片壓電振子,并實(shí)際測(cè)試了其阻抗和中心點(diǎn)位移,為下一步樣機(jī)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。3.對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)型臥式小載荷疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了工作原理解析以及整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),整機(jī)結(jié)構(gòu)包括預(yù)加載模塊、載荷放大模塊、機(jī)架、卡具等,明確了各個(gè)模塊結(jié)構(gòu)的功能、設(shè)計(jì)原理,各個(gè)模塊中零件的形狀、材料、性能要求;按照設(shè)計(jì)的擬定尺寸參數(shù),在三維設(shè)計(jì)軟件中裝配了樣機(jī)并在ANSYS中進(jìn)行了模態(tài)分析。4.設(shè)計(jì)了基于Labview的疲勞檢測(cè)軟件系統(tǒng),通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)實(shí)現(xiàn)傳感器的力值讀取,完成了界面切換、觸發(fā)、參數(shù)預(yù)設(shè)、信息存檔、數(shù)值存儲(chǔ)、載荷循環(huán)次數(shù)顯示、波形顯示、系統(tǒng)時(shí)間顯示等諸多功能。5.建立了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,依照牛頓力學(xué)定律,給出了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)的微分方程,并求解了方程的穩(wěn)態(tài)響應(yīng),同時(shí)得出了系統(tǒng)的固有頻率以及相位角的表達(dá)式,分析了其影響因素,分別繪制了幅頻特性以及相頻特性的相關(guān)曲線,得到若干結(jié)論;給出了相關(guān)零件參量的數(shù)值計(jì)算表達(dá)式;實(shí)際裝配了樣機(jī),進(jìn)行了性能測(cè)試;以H62黃銅帶為原材料,制作了標(biāo)準(zhǔn)試件,進(jìn)行了拉伸疲勞試驗(yàn),驗(yàn)證了裝置的可靠性以及準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH87

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本文編號(hào)：2788255