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

1、材料疲勞試驗在工業(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系統(tǒng)是基于共振原理的測定金屬材料疲勞特性的試驗設(shè)備，其主要特點是工作效率高，主要體現(xiàn)在工作頻率高、能量消耗低，試驗時間短等方面。目前，此系統(tǒng)存在的主要問題是試驗過程中試件剛度隨著裂紋的逐漸擴展而變化，造成系統(tǒng)試驗載荷發(fā)生變化，為了實現(xiàn)試驗過程中載荷的精確控制，本文建立了精確的被控對象的數(shù)學模型，分析了系統(tǒng)的動態(tài)特性并在此基礎(chǔ)上對試驗載荷控制技術(shù)進行

2、了深入研究，主要研究工作如下：
　　 1、建立了被控對象雙自由度線性時變振動系統(tǒng)力學模型，采用實驗方法建立了試件疲勞裂紋擴展模型，對系統(tǒng)的幅頻特性、固有頻率、共振振幅、動態(tài)響應(yīng)等動態(tài)特性進行了理論計算及仿真分析。
　　 2、建立了諧振式材料疲勞試驗載荷控制系統(tǒng)狀態(tài)方程模型，分析線性時變控制系統(tǒng)的能觀、能控型，最后在裂紋的萌生、擴展、斷裂三個階段設(shè)計了線性二次最優(yōu)控制律，并進行了計算機仿真分析。
　　 3、建立了諧

3、振式材料疲勞試驗載荷控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型，并對模型進行了降階處理，設(shè)計了基于狀態(tài)方程的模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)，并在裂紋萌生、擴展、斷裂三個階段進行了試驗載荷自適應(yīng)控制系統(tǒng)的性能分析。
　　 4、進行了裂紋擴展過程曲線測定的實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對系統(tǒng)固有頻率和試件最大振幅隨裂紋變化的趨勢進行了實驗驗證，其次，進行了系統(tǒng)幅頻特性的實驗研究。
　　 本文對電磁諧振式材料疲勞試驗系統(tǒng)動態(tài)特性的研究，為系統(tǒng)試驗載荷的高精度控制提供了理