[發明專利]一種懸浮電磁激勵諧振式疲勞試驗方法

有效

• 申請號: 201410185501.1
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103994923A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 周迅;陳大為;楊柳青;胡明;陳文華
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/38
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.一種懸浮電磁激勵諧振式疲勞試驗方法，其特征在于：該方法使用的裝置包括試件夾持臂、永磁鐵盒、永磁鐵、電磁鐵和控制系統；所述兩個試件夾持臂的底部分別與一個永磁鐵盒固定；兩個永磁鐵盒的內部均設有永磁鐵；所述的兩塊電磁鐵分別設置在兩個永磁鐵盒的正下方；

所述的控制系統包括加速度傳感器、力傳感器、信號采集器、上位機、信號發生器和功率放大器；所述的兩個加速度傳感器分別固定在兩個永磁鐵盒的外側壁，兩個力傳感器的頂部分別與一塊電磁鐵的底部固定；所述兩個加速度傳感器及兩個力傳感器的信號輸出端并聯接入信號采集器的信號輸入端；信號采集器通過USB口接入上位機，上位機通過USB口輸出至信號發生器；信號發生器根據上位機發來的指令和參數生成模擬調制信號，傳給功率放大器的輸入端；所述的模擬調制信號包括正相電流信號和反相電流信號；功率放大器的正相電流輸出端與一個電磁鐵的電流輸入端連接，反相電流輸出端與另一個電磁鐵的電流輸入端連接；

該方法的具體步驟如下：

步驟1、將兩個試件夾持臂用吊索懸掛在機架上，確保兩個試件夾持臂平行；試件的兩端分別固定在兩個試件夾持臂上；

步驟2、根據試件的材料參數和幾何形狀參數，利用諧振系統的二自由度解析模型做動力學計算，得共振角頻率的估計值：

p′=2EIJl]]>

其中，J為試件夾持臂的轉動慣量，E為試件材料的彈性模量，I為試件最小截面的慣性矩，l為試件的有效長度；

步驟3、進行掃頻試驗，上位機控制信號發生器產生頻率由0.3p′～1.3p′線性變化的正弦電流，正弦電流幅值取30～50mA；根據掃頻響應，得到諧振系統的精確共振角頻率p；同時利用半功率點法，得到系統的阻尼比ξ；

步驟4、根據步驟3的掃頻試驗結果和試驗彎矩要求，進行疲勞試驗；由加載力和電磁鐵的驅動電流幅值求得驅動電流幅值I_e的初始值；其中，a為永磁鐵盒的下端面至試件中心線的距離，取值根據試件的兩端直徑及試件夾持臂的長度而定；動荷因數ω為加載角頻率，初始值的取值范圍為0.7p～0.9p；k_m為驅動電流幅值I_e與加載力L之間的比例系數，取值范圍為60～100N/A；上位機通過改變信號發生器的信號波形來控制加載角頻率ω和電磁鐵的驅動電流幅值I_e，使試件受到的彎矩始終保持與試驗要求的彎矩一致；

步驟5、每進行20～25萬次步驟4的疲勞試驗后，重復步驟3，當得到的諧振系統共振角頻率與初始狀態的共振角頻率p相比下降5～8％時，認定試件失效，完成試驗。