諧振式材料疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及載荷控制技術(shù)研究.pdf

1、材料疲勞試驗(yàn)在工業(yè)生產(chǎn)材料研究、開發(fā)、應(yīng)用過程中具有非常重要的意義，諧振式金屬材料疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)是基于共振原理的測(cè)定金屬材料疲勞特性的試驗(yàn)設(shè)備，其主要特點(diǎn)是工作效率高，主要體現(xiàn)在工作頻率高、能量消耗低，試驗(yàn)時(shí)間短等方面。目前，此系統(tǒng)存在的主要問題是試驗(yàn)過程中試件剛度隨著裂紋的逐漸擴(kuò)展而變化，造成系統(tǒng)試驗(yàn)載荷發(fā)生變化，為了實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程中載荷的精確控制，本文建立了精確的被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，分析了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性并在此基礎(chǔ)上對(duì)試驗(yàn)載荷控制技術(shù)進(jìn)行

2、了深入研究，主要研究工作如下：
　　 1、建立了被控對(duì)象雙自由度線性時(shí)變振動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)模型，采用實(shí)驗(yàn)方法建立了試件疲勞裂紋擴(kuò)展模型，對(duì)系統(tǒng)的幅頻特性、固有頻率、共振振幅、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了理論計(jì)算及仿真分析。
　　 2、建立了諧振式材料疲勞試驗(yàn)載荷控制系統(tǒng)狀態(tài)方程模型，分析線性時(shí)變控制系統(tǒng)的能觀、能控型，最后在裂紋的萌生、擴(kuò)展、斷裂三個(gè)階段設(shè)計(jì)了線性二次最優(yōu)控制律，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真分析。
　　 3、建立了諧

3、振式材料疲勞試驗(yàn)載荷控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型，并對(duì)模型進(jìn)行了降階處理，設(shè)計(jì)了基于狀態(tài)方程的模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)，并在裂紋萌生、擴(kuò)展、斷裂三個(gè)階段進(jìn)行了試驗(yàn)載荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)的性能分析。
　　 4、進(jìn)行了裂紋擴(kuò)展過程曲線測(cè)定的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)固有頻率和試件最大振幅隨裂紋變化的趨勢(shì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，其次，進(jìn)行了系統(tǒng)幅頻特性的實(shí)驗(yàn)研究。
　　 本文對(duì)電磁諧振式材料疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的研究，為系統(tǒng)試驗(yàn)載荷的高精度控制提供了理