疲勞試驗(yàn)加載方法內(nèi)容簡介

《疲勞試驗(yàn)加載方法》對疲勞試驗(yàn)裝備中的試樣加載技術(shù)進(jìn)行理論闡述、技術(shù)探討和相關(guān)設(shè)備分析，具體內(nèi)容包括疲勞試驗(yàn)與機(jī)械振動、驅(qū)動系統(tǒng)與作動器技術(shù)、桿件單一載荷疲勞試驗(yàn)的共振加載、超聲疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)和應(yīng)用示例?！镀谠囼?yàn)加載方法》主要探討交變載荷的施加手段問題，獲得滿意的試驗(yàn)加載效果，實(shí)現(xiàn)振動疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)準(zhǔn)確、高效、節(jié)能、低成本的目標(biāo)。

序

前言

1 疲勞試驗(yàn)與機(jī)械振動 1

1.1 疲勞現(xiàn)象及其影響 1

1.2 疲勞試驗(yàn)系統(tǒng) 2

1.2.1 疲勞試驗(yàn)的目的和內(nèi)容 2

1.2.2 疲勞試驗(yàn)的加載方法和形式 3

1.2.3 疲勞試驗(yàn)機(jī)加載系統(tǒng)原理 5

1.2.4 疲勞試驗(yàn)中的能量轉(zhuǎn)換與回收利用 6

1.2.5 激振器 7

1.2.6 從試樣到整機(jī)的疲勞試驗(yàn) 10

1.3 試件的機(jī)械振動與疲勞試驗(yàn) 12

1.3.1 單自由度強(qiáng)迫振動 13

1.3.2 多自由度振動系統(tǒng) 14

1.3.3 有限元模型與有限元方法 16

1.4 試驗(yàn)系統(tǒng)的能量規(guī)律 16

1.4.1 振動體的能耗 16

1.4.2 阻尼的作用與能量消耗 20

1.5 本章小結(jié) 22

參考文獻(xiàn) 23

2 驅(qū)動系統(tǒng)與作動器技術(shù) 24

2.1 液壓脈動裝置 25

2.1.1 單作用式液壓脈動油源 25

2.1.2 雙作用式液壓脈動油源 30

2.1.3 動態(tài)力自平衡液壓脈動油源 31

2.1.4 液壓脈動油源的能量利用與儲能 33

2.1.5 作動器 36

2.1.6 大規(guī)格交變載荷試驗(yàn)動力源設(shè)計(jì)方案 37

2.1.7 扭轉(zhuǎn)脈動疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)示例 40

2.2 無閥電液伺服驅(qū)動系統(tǒng) 40

2.2.1 工作原理 41

2.2.2 基本結(jié)構(gòu)形式 42

2.2.3 泄漏補(bǔ)償 44

2.2.4 流量與穩(wěn)定性 44

2.2.5 系統(tǒng)散熱問題 48

2.2.6 動態(tài)性能分析 48

2.3 電液伺服控制與靜壓支承技術(shù) 63

2.3.1 電液伺服液壓油源的能量與負(fù)載 63

2.3.2 靜壓支承液壓作動器 64

2.3.3 微摩擦平面靜壓支承技術(shù) 66

2.4 機(jī)械式直線作動器 70

2.4.1 機(jī)械式作動器的形式 71

2.4.2 作動器的組合 72

2.5 往復(fù)運(yùn)動電動機(jī) 74

2.5.1 往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)的工作原理 74

2.5.2 往復(fù)運(yùn)動電動機(jī)在疲勞試驗(yàn)機(jī)中的應(yīng)用示例 75

2.6 電磁作動器 76

2.7 本章小結(jié) 77

參考文獻(xiàn) 78

3 桿件單-載荷疲勞試驗(yàn)的共振加載 80

3.1 桿件的振動模態(tài) 80

3.1.1 梁的彎曲 80

3.1.2 桿件的縱向振動 83

3.1.3 軸的扭轉(zhuǎn)振動 88

3.2 管道的彎曲振動與疲勞試驗(yàn)加載方法 88

3.2.1 功能與用途 89

3.2.2 基本工作原理 89

3.2.3 適應(yīng)性調(diào)整 92

3.2.4 主要特點(diǎn)與效果 93

3.2.5 應(yīng)用示例 93

3.3 桿件的共振彎曲振動與疲勞試驗(yàn)加載方法 98

3.3.1 曲軸彎曲共振疲勞試驗(yàn) 98

3.3.2 螺栓連接疲勞試驗(yàn) 101

3.3.3 鐵路軌枕脈動疲勞試驗(yàn) 101

3.4 扭轉(zhuǎn)共振疲勞試驗(yàn)加載 111

3.4.1 兩端大質(zhì)量桿的共振扭轉(zhuǎn) 111

3.4.2 一端固定一端自由桿的扭轉(zhuǎn)振動 114

3.4.3 內(nèi)力系扭轉(zhuǎn)振動 116

3.5 桿件的軸向振動與疲勞試驗(yàn)加載方法 117

3.5.1 桿件的共振疲勞試驗(yàn)基本原理 117

3.5.2 柴油發(fā)動機(jī)連桿拉壓疲勞試驗(yàn)加載方案 118

3.6 本章小結(jié) 121

參考文獻(xiàn) 121

4 超聲疲勞試驗(yàn)系統(tǒng) 123

4.1 超聲疲勞試驗(yàn)的基本原理與應(yīng)用 124

4.1.1 無限自由度連續(xù)系統(tǒng)的振動 124

4.1.2 超聲疲勞試驗(yàn)原理 125

4.1.3 超聲疲勞試驗(yàn)機(jī) 126

4.1.4 試驗(yàn)對象 128

4.1.5 應(yīng)變與裂紋監(jiān)測 129

4.1.6 超聲疲勞試驗(yàn)的發(fā)展與應(yīng)用 129

4.1.7 超聲電源與超聲換能器 131

4.1.8 變幅桿 138

4.1.9 試件 143

4.1.10 試件狀態(tài)檢測 145

4.2 超聲共振疲勞試驗(yàn) 148

4.2.1 軸向共振疲勞試驗(yàn) 148

4.2.2 其他加載形式的超聲疲勞試驗(yàn) 158

4.3 準(zhǔn)專用試件的超聲疲勞試驗(yàn) 158

4.3.1 諧振方程與求解 159

4.3.2 諧振長度等參數(shù)的有限元分析 159

4.3.3 試件的安裝緊固方法 160

4.4 超聲脈動疲勞的實(shí)現(xiàn) 164

4.4.1 雙周疲勞試驗(yàn) 164

4.4.2 縱向脈動超聲疲勞有限元分析 166

4.4.3 機(jī)械加工精度對諧振頻率的影響 169

4.5 本章小結(jié) 171

參考文獻(xiàn) 172

5 應(yīng)用示例 174

5.1 脈動疲勞試驗(yàn)機(jī) 175

5.1.1 低頻脈動疲勞試驗(yàn)機(jī) 175

5.1.2 高頻脈動疲勞試驗(yàn)機(jī) 180

5.2 機(jī)械式疲勞試驗(yàn)機(jī) 182

5.2.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動與動力分析 182

5.2.2 變頻電動機(jī)節(jié)能與飛輪的運(yùn)用 192

5.2.3 幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題與解決措施 192

5.2.4 電子機(jī)械式疲勞試驗(yàn)機(jī)的兩種設(shè)計(jì)示例 197

5.3 大型動態(tài)壓剪試驗(yàn)機(jī) 198

5.3.1 動態(tài)壓剪疲勞試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)難題 200

5.3.2 直驅(qū)式容積伺服動態(tài)壓剪試驗(yàn)機(jī) 207

5.4 電動式動靜試驗(yàn)機(jī) 218

5.4.1 采用永磁同步直線電動機(jī)的動靜試驗(yàn)機(jī) 218

5.4.2 采用振蕩直線電動機(jī)驅(qū)動的疲勞試驗(yàn)的設(shè)計(jì)示例 231

5.4.3 單自由度強(qiáng)迫振動系統(tǒng)的加載應(yīng)用 235

5.5 本章小結(jié) 236

參考文獻(xiàn) 237

后記 238

疲勞試驗(yàn)是指通過金屬材料實(shí)驗(yàn)測定金屬材料的σ-1，繪制材料的S-N曲線，進(jìn)而觀察疲勞破壞現(xiàn)象和斷口特征，進(jìn)而學(xué)會對稱循環(huán)下測定金屬材料疲勞極限的方法。檢測設(shè)備一般有疲勞試驗(yàn)機(jī)和游標(biāo)卡尺。

在足夠大的交變應(yīng)力作用下，于金屬構(gòu)件外形突變或表面刻痕或內(nèi)部缺陷等部位，都可能因較大的應(yīng)力集中引發(fā)微觀裂紋。分散的微觀裂紋經(jīng)過集結(jié)溝通將形成宏觀裂紋。已形成的宏觀裂紋逐漸緩慢地?cái)U(kuò)展，構(gòu)件橫截面逐步削弱，當(dāng)達(dá)到一定限度時(shí)，構(gòu)件會突然斷裂。金屬因交變應(yīng)力引起的上述失效現(xiàn)象，稱為金屬的疲勞。靜載下塑性性能很好的材料，當(dāng)承受交變應(yīng)力時(shí)，往往在應(yīng)力低于屈服極限沒有明顯塑性變形的情況下，突然斷裂。疲勞斷口明顯地分為兩個(gè)區(qū)域：較為光滑的裂紋擴(kuò)展區(qū)和較為粗糙的斷裂區(qū)。裂紋形成后，交變應(yīng)力使裂紋的兩側(cè)時(shí)而張開時(shí)而閉合，相互擠壓反復(fù)研磨，光滑區(qū)就是這樣形成的。載荷的間斷和大小的變化，在光滑區(qū)留下多條裂紋前沿線。至于粗糙的斷裂區(qū)，則是最后突然斷裂形成的。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，機(jī)械零件的失效，約有70%左右是疲勞引起的，而且造成的事故大多數(shù)是災(zāi)難性的。因此，通過實(shí)驗(yàn)研究金屬材料抗疲勞的性能是有實(shí)際意義的。

2019年6月4日，《鋁合金擠壓型材軸向力控制疲勞試驗(yàn)方法》發(fā)布。

2020年5月1日，《鋁合金擠壓型材軸向力控制疲勞試驗(yàn)方法》實(shí)施。