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小试样高频弯曲疲劳试验装置的研制

王科  
【摘要】:据统计,在实际生活中很多工程事故大都是由于机器零部件或某些材料的失效所引起的,80%以上是因为疲劳破坏引起的失效。研究材料的疲劳性能对预测其疲劳寿命具有重要的意义,而获得材料疲劳性能的最直接手段是使用疲劳试验机对材料进行疲劳试验。但目前国内外的疲劳试验机的工作频率一般都不超过200Hz,而且不能对微小与脆性材料零件、高频受力构件的进行疲劳检测。因此,急切需要寻求一种新的途径解决这一问题。本文主要内容是对小试样高频弯曲疲劳试验装置样机的研制与测试过程,分析了当今疲劳试验机的研究现状,针对微小、脆性以及高频受力材料或零部件弯曲疲劳性能研究的需求,对新型弯曲疲劳试验原理进行模拟,并研制一部结构简易、操作方便的弯曲疲劳试验装置。旨在提高弯曲疲劳实验的频率,在短时间内取得微小与脆性材料零件、高频受力构件的弯曲疲劳数据。本文试验装置由三部分组成,包括机械装置、控制部分及测试元件。装置的核心部件是扬声装置,依靠扬声装置的振动对试样进行加载,试样主要进行悬臂弯曲疲劳试验。装置的振动频率和振动幅度通过控制调节函数信号发生器输出信号的周期和电压值来调节。各项数据借助精准的激光测试技术及示波器进行测量。其次,利用ANSYS有限元分析软件分析试样的应力应变,对试样进行了受力分析,在理论上解释了试样的弯曲疲劳特性。最后描述试样的加工处理过程及注意事项。在装置的试验测试过程中,装置可以稳定运行,各个系统可以正常工作。试样的运动与模拟结果一致,破坏大都集中在圆孔的两侧。这可以看出本次对疲劳试验原理的模拟比较成功,研制达到预期目标。


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