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《浙江工业大学》 2013年
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高频疲劳试验机激振控制系统的研究

蔡俊飞  
【摘要】:疲劳试验机是一种用于在常温状态下测量金属及其构件受到拉伸、压缩或拉压交变载荷力的疲劳性能、疲劳寿命等试验的机器,它被广泛用于许多重要工程领域的材料试验,如航空航天、交通运输等。电液伺服式疲劳试验机由于其具有输出大推力、大位移等优点,可以弥补电磁谐振式试验机的不足,在未来的金属疲劳试验中将发挥重要作用,具有良好的发展前景。 本文以电液伺服高频疲劳试验机为应用背景,对其核心部件——电液激振器及其控制技术进行研究。木文将一种具有双运动自由度的2D激振阀应用于电液激振器,可将疲劳试验机的工作频率提高至2500Hz,同时分别实现激振器振动的激振频率控制和振动幅值控制。为了对高频电液激振器的振动中心进行偏置控制从而实现疲劳试验机输出拉压交变载荷,采用一个数字伺服阀与2D激振阀并联作用于双出杆液压缸实现激振中心位置的偏置控制。论文的主要内容和研究成果如下: 第一章,论述了研究疲劳试验机的目的和意义;分析介绍了机械式振动、电磁谐振式和电液伺服式三类疲劳试验机的工作原理,阐述了国内外的疲劳试验机及其控制技术的研究现状。 第二章,介绍了电液伺服高频疲劳试验机及其核心部件——电液激振器的组成和工作原理。将数字伺服阀与2D激振阀并联以实现对激振器的激振中心位置进行偏置控制,从而实现疲劳试验机拉压交变载荷的变换。论述了2D激振阀和数字伺服阀的结构原理和工作原理并建立了它们的数学模型。 第三章,用Matlab及Simulink对由2D激振阀和数字伺服阀构成的电液系统进行建模与仿真,对它在不同激振频率和振动幅值情况下的输出频率特性和幅值特性进行了仿真分析。 第四章,搭建了以TMS320F2812为CPU的电液激振器嵌入式控制器的硬件平台,完成相应软件程序编写,构建了高频疲劳试验机的激振控制系统。 第五章,对电液激振器在不同激振频率和幅值下的输出载荷波形进行了实验研究,分别测得激振频率为50Hz、100Hz、300Hz、600Hz、800Hz、1000Hz、1500Hz、2500Hz和阀口轴向开度为0.5mm、1mm、1.5mm时的载荷波形。完成了疲劳试验机输出载荷力性质的变化,研究了在并联伺服阀负偏50%、100%和正偏50%、100%开口下激振器输出力的变化特性。实验结果表明高频疲劳试验机可以实现高频率、大推力以及拉压交变载荷的输出。 第六章,概括总结论文所做的研究工作,并对今后需要进一步做的研究工作和方向进行展望。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TH87

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