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专利号: 2015104199451
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高频疲劳试验机动态载荷误差补偿方法,其特征在于:包括以下步骤:

1)对高频疲劳试验机的振动系统进行结构分析,建立带有阻尼的三自由度振动力学模型,求解其运动微分方程,得到该系统各参振质量块的位移表达式,通过对测力传感器和试件真实受力的分析,得到动态载荷误差的理论表达式,从而分析影响动态载荷误差的相关因素;

2)根据高频疲劳试验机实际工作情况,确定影响动态载荷误差的关键因素;

3)加工一系列刚度不同的校准棒,在校准棒的中间段粘贴应变片制成校准传感器,并用有限元方法计算其刚度;

4)取一刚度已知的校准传感器,上端固定在试验机,下端压一标准力传感器,施加静载,用标准力传感器分别对测力传感器和校准传感器进行标定;所述测力传感器和校准传感器的标定方法步骤如下:(4.1)将校准传感器安装在疲劳试验机上,使试验机施力的中心线与校准传感器的中心线相重合,并且在施加不同载荷的过程中不能改变校准传感器的位置;

(4.2)针对传感器量程中间部分线性度较好,初始部分和最后部分线性程度稍差的情况,采用分段线性拟合的方法,将0-20KN,0-50KN,0-100KN三个量程,中间部分均匀取点,初始部分和最后部分取点较密集;

(4.3)分别对校准传感器施加步骤(4.2)所述其中一个量程的静态载荷,从标准压力传感器上读出准确的压力数值,再读出测力传感器与校准传感器所对应的电压值,即分别建立两个传感器电压与压力的对应关系,并将数据进行储存;

(4.4)通过线性插值算法分段计算标定曲线的斜率和截距,并将这两组数据进行存储,即完成了对测力传感器和校准传感器的静态标定过程;

(4.5)重复步骤(4.3)至(4.4),完成其余两个量程的静态标定;

5)标定结束后,卸下压在下面的标准力传感器,同时将校准传感器的下端也固定在试验机上,开启疲劳试验机进行疲劳试验,提取校准传感器与测力传感器的振幅,两者之差即是动态载荷测量误差,并记录对应的校准传感器刚度;

6)更换不同刚度的校准传感器,重复步骤4)至5),记录每一个校准传感器刚度对应的动态载荷误差,得出误差和传感器刚度的关系曲线;

7)将计算得的动态载荷误差值补偿到对应的动态载荷测量值上,得到补偿后的动态载荷。

2.如权利要求1所述的一种高频疲劳试验机动态载荷误差补偿方法,其特征在于:所述步骤2)中,根据动态载荷误差的理论表达式可知,影响动态载荷误差的因素包括试件刚度、测力传感器刚度及上夹具法兰质量;在疲劳裂纹扩展试验中,测力传感器刚度及上夹具法兰质量不会发生变化,而试件刚度会随着裂纹不断扩展而发生变化,故确定试件刚度为影响动态载荷误差的关键因素。

3.如权利要求1或2所述的一种高频疲劳试验机动态载荷误差补偿方法,其特征在于:所述步骤3)中,所述校准棒的形状为圆柱形,在圆柱形校准棒的中间段贴上四张应变片并连接成全桥电路。

4.如权利要求1或2所述的一种高频疲劳试验机动态载荷误差补偿方法,其特征在于:所述步骤5)中,经过标定,两个传感器输出的电压信号均转换为载荷信号,校准传感器输出的载荷值即为试件真实所受载荷值,测力传感器输出载荷值为动态载荷测量值,两者为振幅、相位不同且频率相同的正弦信号。

5.如权利要求1或2所述的一种高频疲劳试验机动态载荷误差补偿方法,其特征在于:所述步骤5)中,运用基于Labview平台的应用软件提取校准传感器与测力传感器的振幅。