1.一种谐振式疲劳试验机动态载荷误差在线补偿方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
1)对谐振式疲劳试验机振动系统进行结构分析,建立CT试件连接模型及三自由度有阻尼振动力学模型,并求解其动力学方程,得到振动系统各质量的位移表达式,根据试件和测力传感器上真实的受力值分析,得到疲劳试验机上动态载荷误差的理论表达式,进一步分析影响动态载荷误差的相关因素;
2)根据谐振式疲劳试验机在进行疲劳裂纹扩展试验过程中实际工作情况,确定影响动态载荷误差的关键因素;
3)采用线切割技术制作一系列不同裂纹长度的CT试件,在试件裂纹尖端附近粘贴电阻应变片制成试件-应变片传感器;
4)取一裂纹长度已知的试件-应变片传感器,上端固定在试验机,下端与标准力传感器进行连接,施加静载,使用标准力传感器对试件-应变片传感器进行静态标定,然后更换不同裂纹长度的试件-应变片传感器重复步骤4)分别进行静态标定;
5)将步骤4)中静态标定好的试件-应变片传感器分别装夹在疲劳试验机上,开启疲劳试验机起振后,提取不同静态载荷下试件-应变片传感器与测力传感器的振幅的幅值,计算得到误差,并记录对应的试件-应变传感器的裂纹长度,对试件-应变片传感器进行动态标定;
6)标定结束后,将试件装夹在疲劳试验机上,开启疲劳试验机进行疲劳试验,根据所设定静态载荷和在线测量的裂纹扩展长度对步骤5)动态标定数据进行双线性插值得到动态载荷测量误差,据此对动态载荷测量值进行误差补偿,得到补偿后的动态载荷。
2.如权利要求1所述的一种谐振式疲劳试验机动态载荷误差在线补偿方法,其特征在于:所述步骤2)中,根据动载载荷误差的理论表达式可知,影响动态载荷误差的的因素包括试件刚度、CT试件连接刚度、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,测力传感器的刚度及上夹具法兰盘的质量不会发生变化,而CT试件连接刚度是随载荷的变化而变化,试件刚度会随着裂纹不断扩展而发生变化,故确定CT试件连接刚度和试件的裂纹长度为影响动态载荷误差的关键因素。
3.如权利要求1或2所述的一种谐振式疲劳试验机动态载荷误差在线补偿方法,其特征在于:所述的步骤3)中,所述的试件为国际标准的CT紧凑拉伸试件,在试件裂纹尖端3~4mm处正反面贴上电阻应变片组成全桥电路。
4.如权利要求1或2所述的一种谐振式疲劳试验机动态载荷误差在线补偿方法,其特征在于:所述的步骤4)中,试件-应变片传感器的静态标定方法步骤如下:(4.1)将试件-应变片传感器与标准测力传感器安装在疲劳试验机上;
(4.2)对带有预制裂纹长度的试件-应变片传感器施加静态载荷,从标准力传感器上读出准确的数值,再读出试件-应变片传感器所对应的电压值,建立试件-应变片传感器电压与力值的对应关系,并将数据进行保存;
(4.3)通过线性插值算法分段计算标定曲线的斜率和截距,将数据进行存储,即完成试件-应变片传感器的静态标定过程;
(4.4)更换不同带有预制裂纹长度的试件-应变片传感器,重复步骤(4.1)至(4.3),完成试件-应变片传感器的静态标定。
5.如权利要求1或2所述的一种谐振式疲劳试验机动态载荷误差在线补偿方法,其特征在于:所述的步骤5)中,试件-应变片传感器的动态标定方法步骤如下:(5.1)将静态标定好的试件-应变片传感器安装在疲劳试验机上;
(5.2)开启疲劳试验机起振后,提取不同静态载荷下试件-应变片传感器与测力传感器的振幅的幅值,计算得到误差,并记录对应的试件-应变传感器的裂纹长度,得到动态误差随静态载荷变化的标定曲线;
(5.3)更换不同裂纹长度的试件-应变片传感器,重复步骤(5.1)至(5.2)完成试件-应变传感器的动态标定。
6.如权利要求1或2所述的一种谐振式疲劳试验机动态载荷误差在线补偿方法,其特征在于:所述步骤6)中,经过标定试件-应变片传感器输出的电压信号转换为载荷信号,试件-应变片传感器的输出载荷值为试件所受的真实载荷值,测力传感器输出的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。
7.如权利要求1或2所述的一种谐振式疲劳试验机动态载荷误差在线补偿方法,其特征在于:所述步骤6)中,运用基于Labview平台的应用软件提取测力传感器和试件-应变片传感器的振幅。