雙軸比例與非比例加載下的變形與疲勞實(shí)驗(yàn)指示書

1、雙軸比例與非比例加載下的變形與疲勞實(shí)驗(yàn)指示書（2004 年 11 月）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆p軸加載變形的實(shí)驗(yàn)方法液壓伺服雙軸疲勞實(shí)驗(yàn)方法測定材料的循環(huán)應(yīng)力曲線熟悉計(jì)算機(jī)控制下的獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和試件雙軸四缸電液伺服試驗(yàn)機(jī)，見圖1。45號鋼十字板試件，如圖2所示圖1雙軸四缸電液伺服試驗(yàn)機(jī)圖1圖2試件的原始尺寸圖試件的基本模型圖2 45號鋼十字板試件三、實(shí)驗(yàn)方法概述機(jī)控制原理簡述該設(shè)備采用兩套獨(dú)立的伺服控制系統(tǒng)組成X軸和丫軸雙向加載系 統(tǒng)。其中X軸和Y軸控制器是相互獨(dú)立的，每個(gè)軸向上采用雙缸加載 方式。由于X軸和Y軸的控制器原理是相同的。下面我們就以Y軸控 制器為例來簡要介紹一下工作原理

2、。附圖是原理框圖；信號源輸出的控制指令信號與“控制狀態(tài)”選 擇的被控反饋信號在比較器輸出一個(gè)誤差信號。這個(gè)誤差信號經(jīng)過 PID調(diào)節(jié)后同時(shí)送到Y(jié)軸的兩個(gè)閥驅(qū)動器Y+和Y-上，控制兩個(gè)閥推 動各自的油缸向著指令要求的方向?qū)ΨQ運(yùn)動，來減小誤差趨向控制指 令目標(biāo)。當(dāng)兩個(gè)油缸對稱作用時(shí)，由于各種因素使其中心偏離“中心控制 命令”要求的值時(shí)，其中心比較器輸出一個(gè)誤差信號，經(jīng)過PI調(diào)節(jié) 后分別送到Y(jié)+和Y-的閥動器上，改變兩個(gè)驅(qū)動器平衡來修正中心對 稱。整個(gè)控制過程就是兩個(gè)調(diào)節(jié)器不斷地調(diào)整兩個(gè)驅(qū)動器的輸出，使 其相應(yīng)的反饋信號與設(shè)定信號之間的誤差最小。從原理圖中，我們看到“控制狀態(tài)反饋器”是從三種控制對象即

3、： 負(fù)荷、位移和應(yīng)變中選擇其一種。這也就是說，主控制狀態(tài)有三種方 式。而輔助中心控制反饋只有兩種即：負(fù)荷中心反饋和位移中心反饋。在具體操作時(shí)，主控狀態(tài)和輔助 中心控制狀態(tài)可任意組合。即：位移控制+位移中心控制、負(fù)荷控制+ 負(fù)荷中心控制等。這要視具體試驗(yàn)條件及試驗(yàn)要求由操作者任意選 擇。實(shí)驗(yàn)條件雙軸正弦疲勞試驗(yàn)，X、Y軸項(xiàng)幅角相差30試樣材料45#鋼（預(yù)計(jì)試樣變形Y軸0.2mm,X軸0.25mm）。Y軸試驗(yàn)力峰值+40kN，試驗(yàn)力谷值-20kNX軸試驗(yàn)力峰值+50kN，試驗(yàn)力谷值-10kN試驗(yàn)波形為正弦波，頻率4HZ循環(huán)次數(shù)2000控制方：載荷反饋四、安全要求液壓試驗(yàn)機(jī)的安全使用液壓伺服疲勞試驗(yàn)

4、機(jī)的動態(tài)動態(tài)響應(yīng)是其重要的性能指標(biāo)，隨 著動態(tài)響應(yīng)的提高，其試驗(yàn)過程中的危險(xiǎn)性就會提高，容易造成人身 傷害和國家財(cái)產(chǎn)損失。其危險(xiǎn)性主要由兩方面造成的：其一，試驗(yàn)過 程中的失控現(xiàn)象（試驗(yàn)過程中試件破壞，非正常斷電等）；其二，試 驗(yàn)中的誤操作（試驗(yàn)過程中違規(guī)操作計(jì)算機(jī)和控制面板上的按鈕）。 為了避免事故的發(fā)生，在做試驗(yàn)之前特做以下規(guī)定：（1）試驗(yàn)過程中不得任意走動（2）未經(jīng)允許試驗(yàn)過程中不準(zhǔn)按動控制面板上的按鈕（3）未經(jīng)允許試驗(yàn)過程中不準(zhǔn)隨意改變計(jì)算機(jī)程序設(shè)置（4）聽從實(shí)驗(yàn)室老師的命令五、試驗(yàn)操作：5.1.加裝試件首先，用鼠標(biāo)分別雙擊-面板”和“Y-面板”上“控制方式” 區(qū)中的“位移”鍵，使X軸及

5、Y軸均進(jìn)入“位移”控制并保持當(dāng)前的 油缸位置不變。由于Y軸最大試驗(yàn)力為40 kN，所以Y軸載荷放大器選擇2倍 量程最佳。選擇載荷2倍檔并對該檔載荷調(diào)零。X軸最大試驗(yàn)力為50 kN，所以X軸載荷放大器選擇1倍量程檔,并對該檔載荷調(diào)零。將“油壓轉(zhuǎn)換”開關(guān)放到中壓位置，啟動液壓源工作。這時(shí)主 機(jī)的油缸會有微量的調(diào)整。將試樣安裝到位。并將小位移傳感器接入系統(tǒng)后，把試樣夾牢。 面板上的“油壓轉(zhuǎn)換”開關(guān)放到高壓位置，這時(shí)油源輸出高壓。用鼠 標(biāo)分別雙擊“X-面板”和“Y-面板”上“控制方式”區(qū)中的“負(fù)荷”鍵，使X軸及Y軸均進(jìn)入“負(fù)荷”控制方式。設(shè)置保護(hù)極限。加載操作XY函數(shù)發(fā)生器波型頻率幅值均值計(jì)數(shù)相差X-

6、函數(shù) 發(fā)生器正弦波1 Hz10 kN5 kN10000Y-函數(shù) 發(fā)生器正弦波0.8 Hz10 kN5 kN1000執(zhí)行準(zhǔn)備啟動操作.選擇同步啟動或30異步啟動，試驗(yàn)即開 始運(yùn)行。當(dāng)循環(huán)計(jì)數(shù)到達(dá)預(yù)定值時(shí)信號源自動停機(jī)。中途停機(jī)時(shí)可單 擊主面板右下角的“結(jié)束”鍵。用鼠標(biāo)單擊主面板顯示區(qū)的“負(fù)荷”處，這時(shí)顯示內(nèi)容變成峰 值，同時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)值也顯示在下邊。觀察上下峰值是否滿足試驗(yàn)要求， 根據(jù)情況可以從新調(diào)整信號源。記錄如果需要把某一波形的試驗(yàn)數(shù)據(jù)存盤,比如第10周。選擇文件 名，然后觀察表頭計(jì)數(shù)值，達(dá)到第10周時(shí)，按下控制面板上的“記 錄”按鍵，試驗(yàn)數(shù)據(jù)即可存盤。也可以按下控制面板上的“單次” 按鍵后，存盤操作完成。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求6.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、日?.2試驗(yàn)中所用的試樣幾何形狀與尺寸是否合適？為什么？應(yīng) 該滿足什么要求？6.3試驗(yàn)裝置簡圖6.4根據(jù)本組的實(shí)驗(yàn)情況，得到X，Y軸載荷控制曲線，X，Y 軸位移曲線，X軸位移一一載荷曲線，Y軸位移一一載荷曲 線。6.5討論：如改變控制條件結(jié)果曲線將如何變化。6.6