疲劳实验机加载力控制新版系统标准设计选题依据.docx

液压伺服和百分比控制系统三级项目汇报

课题二：疲惫试验机加载力控制系统设计

学院
：
机械工程学院
班级
：
15机电控制工程

摘要 4
第1章 选题依据 5
1.1选题意义 5
1.2中国外疲惫试验机发展背景及技术现实状况 5
1.21疲惫试验机发展背景 5
1.2.2中国外疲惫试验机发展现实状况 6
1.3 参数要求 7
摘要
疲惫试验机，是一个关键用于测定金属及其合金材料在室温状态下拉伸、压缩或拉、压交变负荷疲惫性能试验机器。它是现代工程模拟试验关键设备，能够以较低成本真实反应出产品性能，为产品设计和改善提供可靠依据。经过选择系统液压控制元件和实施元件，放大器及传感器，建立材料拉伸试验机系统各步骤数学模型，采取Matlab软件建立试验机系统仿真模型，经过软件分析系统动态特征，时间响应曲线和频率响应曲线，得出系统动、静态特征。最终分析得出控制器参数对系统特征影响。
关键词 ：疲惫试验机; 加载力; 控制系统; 仿真分析
第1章 选题依据
1.1选题意义
疲惫试验机，是一个关键用于测定金属及其合金材料在室温状态下拉伸、压缩或拉、压交变负荷疲惫性能试验机器。它是现代工程模拟试验关键设备，能够以较低成本真实反应出产品性能，为产品设计和改善提供可靠依据。
力加载是现代科研和生产中一个很关键步骤，一个性能优良力加载系统，在满足稳定性前提下，加载精度应达成较高技术指标。
1.2中国外疲惫试验机发展背景及技术现实状况
1.21疲惫试验机发展背景
自从世界上第一台疲惫试验机诞生以来，经过试验方法来测定材料或构件疲惫特征己成为疲惫界永恒话题。多种材料、零组件乃至整个产品需要经过疲惫试验 来确定其疲惫性能参数。为使用过程中安全问题提供保障。多种试验测试设备和系统不停出现．在社会各行各业中得到了广泛应用。伴随科学技术进步，试验手段不停拓展，试验自动化程度不停提升，试验系统性能不停完善。疲惫寿命估计理论和抗疲惫技术趋成熟，大家为处理疲惫问题进行着不懈努力。
使用疲惫试验机对产品性能进行测试，是产品实际使用寿命、安全性能可靠保障。其发达程度反应了一个国家工业化发展水平。弯曲疲惫试验机作为测试材料或产品机械性能关键设备，其有悠久历史。伴随科学技术发展。大规模集成电路、电液伺服技术广泛用于疲惫试验机开发过程中，电液伺服动态疲惫试验机，在此背景下孕育而生并快速推广。这种试验机能够进行动态高周、低周疲惫试验、程序控制疲惫试验。同时能够进行静忘恒速率、恒应变、恒应力下多种常规力学性能试验．能够进行部分振动和冲击试验、断裂力学试验。也能够进行材料或构件疲惫寿命、裂纹扩展、断裂韧性性能测试、实际试件安全性评价、工况模拟等。所以有着巨大性能优势，在现在国际疲惫界中倍受欢迎。
12.2中国外疲惫试验机发展现实状况
国外试验机对电液伺服技术应用很早，从十九世纪五十年代始。前后生产了多种电液伺服系统试验机。如美国MTS(注：MTS最先经过和MOOG企业台作将电液伺服阀应用于材料测试系统。树立丁其在动态测试领域领导地位)、德国Sehench、瑞士Amsler、英国Instron和日本岛津企业全部前后成功地研制处多种电液伺服试验机。

图 1AMSLER-MTS曲轴弯扭城劳试验机

图 2 瑞士RUMU高频癌劳试验机
现在美国MTS企业产品占有中国汽车和航空领域中仿真模拟试验设备 80％。而且参与制订美国材料试验标准，在试验机领域拥有最权威技术，图1为AMSLER-MTS曲轴弯扭疲惫试验机。瑞士RUMUL是制造高频疲惫试验机专业制造商。共振测试机图2所表示， 经过静志负载、标本、结构、动态装载叠加而产生共振。动态装载是由共振系统(谐振器)固有频率产生共振而加载，振动系统包含机器结构质量、弹簧和被测试件部。谐振器是电磁体系统激发共振关键装置，且共振电力消费很低。
中国对试验机研究起步较晚，20世纪70年代初才开始研制静态和动力试验机。在国家支持下长春试验机研究所、长春试验机厂、红山试验机厂和济南试验机厂等前后成功地开发出电液伺服疲惫试验机；至此，静态、动态试验机在中国发展起来。 经过这段时间成功实践，历练出一批试验机技术人员，创建了中国电液伺服技术发展平台．奠定了中国在该技术领域基础。四十年来．中国电液伺服试验机开发取得了巨大进步，计算机技术、电液伺服技术、高精度测量技术广泛应用到疲惫试验机领域其中研制成功一些产品工况动态试验设备及疲惫分析仪器．不停填补着中国试验机领域空白。但和国外试验机同行相比，尤其是在高技术试验应用领域。距离国外发达国家技术水平还有着很大差距。
现在，中国生产疲惫试验机厂家很多，其中长春试验机研究所在于开发 全数字化PLG-100D型高频疲惫试验机．即GPS系列高频疲惫试验机。其数字化微机控制高频疲惫试验机技术指标和性能在中国属领先水平，基础达成了现代国外同类产品优异水平。
1.3 参数要求
最大负载力为18×104N，最大位移为10cm，负载刚度系数KS＝20×103N/cm，负载质量m=750kg，频宽大于5Hz，油源压力ps=17.5Mpa。指标要求：力控制精度为±10％，超调在15％以内。