【摘要】：隨著科學技術(shù)的進步,生產(chǎn)生活中越來越多微機電器件以及生物器件受到小載荷交變應(yīng)力的作用,疲勞破壞是其失效的主要形式。目前來說,預(yù)防疲勞破壞的最有效手段是進行疲勞檢測。疲勞試驗機作為檢測材料試件力學性能的重要工具,我們對它的要求也逐漸提高。壓電驅(qū)動有著體積小、響應(yīng)速度快、變形精確度高、無電磁干擾等諸多優(yōu)勢,因此相比于傳統(tǒng)的電磁式以及電液式疲勞試驗機,壓電驅(qū)動式疲勞試驗機更適合于對高頻受力、小載荷受力器件進行疲勞檢測。針對試件所受載荷小于卡具重力這類的微小載荷疲勞檢測問題,本文在項目組已有壓電驅(qū)動型疲勞試驗機的研究基礎(chǔ)上,提出了一種壓電驅(qū)動型臥式小載高頻荷疲勞試驗機,相對于傳統(tǒng)的立式疲勞試驗機,其加載載荷只發(fā)生于水平方向,避免了卡具重力對加載的影響,極大提高了檢測的精度。本文主要內(nèi)容如下:1.通過相關(guān)的文獻閱讀以及專著查閱,探討了傳統(tǒng)疲勞試驗機的原理以及研究現(xiàn)狀、壓電驅(qū)動技術(shù)在疲勞檢測領(lǐng)域的研究歷史和研究現(xiàn)狀,明確了本文的研究內(nèi)容以及研究意義。2.詳細解析了本文用到的核心驅(qū)動元件—壓電振子。從微觀本質(zhì)上闡述了壓電效應(yīng),明確了壓電陶瓷的性能評價參數(shù)指標,介紹了壓電振子的制作過程、驅(qū)動機理,實際制作了兩種型號的圓環(huán)形雙晶片壓電振子,并實際測試了其阻抗和中心點位移,為下一步樣機的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。3.對壓電驅(qū)動型臥式小載荷疲勞試驗機進行了工作原理解析以及整機的結(jié)構(gòu)設(shè)計,整機結(jié)構(gòu)包括預(yù)加載模塊、載荷放大模塊、機架、卡具等,明確了各個模塊結(jié)構(gòu)的功能、設(shè)計原理,各個模塊中零件的形狀、材料、性能要求;按照設(shè)計的擬定尺寸參數(shù),在三維設(shè)計軟件中裝配了樣機并在ANSYS中進行了模態(tài)分析。4.設(shè)計了基于Labview的疲勞檢測軟件系統(tǒng),通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫實現(xiàn)傳感器的力值讀取,完成了界面切換、觸發(fā)、參數(shù)預(yù)設(shè)、信息存檔、數(shù)值存儲、載荷循環(huán)次數(shù)顯示、波形顯示、系統(tǒng)時間顯示等諸多功能。5.建立了系統(tǒng)動力學模型,依照牛頓力學定律,給出了系統(tǒng)動力學運動的微分方程,并求解了方程的穩(wěn)態(tài)響應(yīng),同時得出了系統(tǒng)的固有頻率以及相位角的表達式,分析了其影響因素,分別繪制了幅頻特性以及相頻特性的相關(guān)曲線,得到若干結(jié)論;給出了相關(guān)零件參量的數(shù)值計算表達式;實際裝配了樣機,進行了性能測試;以H62黃銅帶為原材料,制作了標準試件,進行了拉伸疲勞試驗,驗證了裝置的可靠性以及準確性。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH87

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本文編號：2788255