CN203941068U - 一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置 - Google Patents
一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203941068U CN203941068U CN201420223253.0U CN201420223253U CN203941068U CN 203941068 U CN203941068 U CN 203941068U CN 201420223253 U CN201420223253 U CN 201420223253U CN 203941068 U CN203941068 U CN 203941068U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- test specimen
- signal
- permanent magnetism
- electromagnet
- host computer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 71
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000002929 anti-fatigue Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010223 real-time analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置。电液伺服式试验机试验频率低，电磁式疲劳试验机的噪声大。本实用新型中两个试件夹持臂的底部分别与一个永磁铁盒固定；两个永磁铁盒的内部均设有永磁铁；两个加速度传感器分别固定在两个永磁铁盒的外侧壁，两个力传感器分别与一块电磁铁固定；两个加速度传感器及两个力传感器的信号输出端并联接入信号采集器的信号输入端；信号采集器通过USB口接上位机，上位机通过USB口输出至信号发生器；信号发生器生成模拟调制信号，传给功率放大器的输入端；功率放大器的正相电流输出端与一个电磁铁的电流输入端连接，反相电流输出端与另一个电磁铁的电流输入端连接。本实用新型噪声小、精度高。
Description
技术领域
本实用新型属于疲劳试验技术领域，涉及疲劳试验装置，具体涉及一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置。
背景技术
疲劳可靠性是衡量各类机电装备品质的重要参数。疲劳可靠性的设计需要了解材料或受力结构的抗疲劳性能，目前疲劳试验是获取材料或结构抗疲劳性能的主要手段。
疲劳试验机的主要技术指标包括试验载荷精度、试验频率等。目前，疲劳试验机主要有纯机械加载式、电液伺服加载式以及电磁加载式等三种，最早出现的纯机械加载方法存在结构复杂、精度低、自动化程度低等不足，逐渐由自动化程度更高的电液伺服式和电磁加载式所取代。其中电液伺服式试验机精度高，但试验频率较低。电磁式疲劳试验机的试验频率高，但是噪声大，且精度略低。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置，噪声小、频率高、精度高、能耗低。
本实用新型包括试件夹持臂、永磁铁盒、永磁铁、电磁铁和控制系统。所述两个试件夹持臂的底部分别与一个永磁铁盒固定；两个永磁铁盒的内部均设有永磁铁；所述的两块电磁铁分别设置在两个永磁铁盒的正下方。
所述的控制系统包括加速度传感器、力传感器、信号采集器、上位机、信号发生器和功率放大器。所述的两个加速度传感器分别固定在两个永磁铁盒的外侧壁，两个力传感器的顶部分别与一块电磁铁的底部固定；所述两个加速度传感器及两个力传感器的信号输出端并联接入信号采集器的信号输入端；信号采集器通过USB口接入上位机，上位机通过USB口输出至信号发生器；信号发生器根据上位机发来的指令和参数生成模拟调制信号，传给功率放大器的输入端；所述的模拟调制信号包括正相电流信号和反相电流信号；功率放大器的正相电流输出端与一个电磁铁的电流输入端连接，反相电流输出端与另一个电磁铁的电流输入端连接。
所述的试件夹持臂的材料为合金钢，永磁铁盒的材料为铝合金。
所述永磁铁盒的底部固定有底盖，永磁铁设置在底盖上。所述试件夹持臂的顶部侧壁开设有试件安装孔，顶部端面开设有吊索伸入槽和试件紧定螺纹孔；所述试件安装孔的横截面为方形；所述吊索伸入槽和试件紧定螺纹孔的底部均与试件安装孔的孔壁贯通。
本实用新型具有的有益效果是：
本实用新型利用弯曲（扭转）谐振原理，通过悬浮电磁激励方式进行加载。与传统电磁加载式疲劳试验机相比，去除了加载力推杆，采用了电磁铁与永磁铁之间的推拉作用来加载，是一种非接触式加载，因而系统噪声小，能耗低，且加载力不会受到局部结构变形和振动的干扰，加载力更加容易控制，可在较大程度上改善试验的精度。
附图说明
图1为本实用新型的工作原理示意图；
图2为本实用新型中控制系统的结构示意图；
图3为本实用新型中试件夹持臂及永磁铁盒与试件的整体装配立体图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置，包括试件夹持臂1、永磁铁盒2、永磁铁3、电磁铁4和控制系统。两个试件夹持臂1的底部分别与一个永磁铁盒2固定；两个永磁铁盒2的内部均设有永磁铁3；两块电磁铁4分别设置在两个永磁铁盒2的正下方。试件夹持臂1的材料为合金钢，永磁铁盒2的材料为铝合金。
如图2所示，控制系统包括加速度传感器5、力传感器6、信号采集器9、上位机10、信号发生器11和功率放大器12。两个加速度传感器5分别固定在两个永磁铁盒2的外侧壁，两个力传感器6的顶部分别与一块电磁铁4的底部固定；两个加速度传感器5及两个力传感器6的信号输出端并联接入信号采集器9的信号输入端；信号采集器9通过USB口接入上位机10，上位机10通过USB口输出至信号发生器11；信号发生器11根据上位机发来的指令和参数生成模拟调制信号，传给功率放大器12的输入端；模拟调制信号包括正相电流信号和反相电流信号；功率放大器12的正相电流输出端与一个电磁铁4的电流输入端连接，反相电流输出端与另一个电磁铁4的电流输入端连接。
如图3所示，永磁铁盒2的底部固定有底盖2-1，永磁铁3设置在底盖2-1上。试件夹持臂1的顶部侧壁开设有试件安装孔1-1，顶部端面开设有吊索伸入槽1-2和试件紧定螺纹孔1-3；试件安装孔1-1的横截面为方形；吊索伸入槽1-2和试件紧定螺纹孔1-3的底部均与试件安装孔1-1的孔壁贯通。
该悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置的工作原理：
试件7的两端分别嵌入两个试件夹持臂的试件安装孔1-1内，两个试件夹持臂的试件紧定螺纹孔1-3内均设置紧定螺钉，紧定螺钉压紧试件7；两条吊索8的底端分别伸入对应试件夹持臂的吊索伸入槽1-2内，并分别与试件7的一端固定；两条吊索8的顶端均与机架固定。
控制系统采用闭环控制，信号采集器9采集加速度传感器5的加速度和力传感器6的激励力，来获取反馈信号，上位机10根据试验要求和反馈信号对加载信号进行调制，并通过信号发生器11将信号输出，再通过功率放大器12接入两块电磁铁4。
电磁铁4中通入经功率放大器12放大之后的交变电流，使其与永磁铁3之间产生推拉作用，从而对由试件夹持臂1和试件7共同构成的谐振体产生激振力。在该激振下，谐振体产生受迫共振，试件受到足以引起疲劳断裂的动载荷作用。利用加速度反馈和激振力反馈对交变电流的频率、方向和强度进行调制，实现闭环控制。该试验装置可实现弯曲、扭转两种加载方式，可实现正弦信号加载和组合波形加载，可实现恒载荷和变载荷加载。
该悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置的谐振系统动力学特性获取：
试件夹持臂1刚度远大于试件刚度，而系统的惯量主要集中于两个试件夹持臂1上，故在满足工程精度要求的前提下，可将谐振系统近似为二自由度一刚度的振动模型，谐振系统的传递函数可获取解析解，传递函数中所需的阻尼参数可通过间歇扫频，根据扫频响应频谱图特性，利用半功率法计算得到。扫频激励强度控制在较低水平，确保不会对试件产生额外的疲劳损伤。
该悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置可实现的主要功能如下：
1、激振：在电磁铁4中通入由上位机10调制、经功率放大器12放大的交变电流，使电磁铁4与永磁铁3之间产生受调制信号控制的交变推拉作用，两块电磁铁4的电流互为反相，作用于试件7的交变载荷同相叠加。
2、载荷控制：试验过程中对试件夹持臂1的振动加速度和激励力进行实时监测。通过系统动力学建模分析和扫频试验获取由试件7和试件夹持臂1共同构成的谐振系统的动力学特性。以实测振动加速度、激励力和系统的动力学特性参数为基础，对试验过程中试件所受的载荷进行实时分析，据此调制驱动电流的频率、方向和强度，按试验要求控制加载力以及试件的应力。
3、组合波形载荷的加载：激励力可通过对通入电磁铁4的电流方向和强度进行调制。根据谐振系统的动力学特性，通过实时计算得组合波形载荷对应的电流随时间变化的规律，并将其输入至驱动器，实现组合波形加载。
4、弯曲、扭转疲劳试验的实现：弯曲疲劳试验时，两块永磁铁3放置在试件7的两侧；扭转疲劳试验时，两块永磁铁3放置在试件7的前后位置。
该悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置的体积小、噪声低、耗能低、试验精度高、试验频率高、操作方便。
Claims (3)
1. 一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置，包括试件夹持臂、永磁铁盒、永磁铁、电磁铁和控制系统，其特征在于：
所述两个试件夹持臂的底部分别与一个永磁铁盒固定；两个永磁铁盒的内部均设有永磁铁；所述的两块电磁铁分别设置在两个永磁铁盒的正下方；
所述的控制系统包括加速度传感器、力传感器、信号采集器、上位机、信号发生器和功率放大器；所述的两个加速度传感器分别固定在两个永磁铁盒的外侧壁，两个力传感器的顶部分别与一块电磁铁的底部固定；所述两个加速度传感器及两个力传感器的信号输出端并联接入信号采集器的信号输入端；信号采集器通过USB口接入上位机，上位机通过USB口输出至信号发生器；信号发生器根据上位机发来的指令和参数生成模拟调制信号，传给功率放大器的输入端；所述的模拟调制信号包括正相电流信号和反相电流信号；功率放大器的正相电流输出端与一个电磁铁的电流输入端连接，反相电流输出端与另一个电磁铁的电流输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置，其特征在于：所述的试件夹持臂的材料为合金钢，永磁铁盒的材料为铝合金。
3.根据权利要求1所述的一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置，其特征在于：所述永磁铁盒的底部固定有底盖，永磁铁设置在底盖上；所述试件夹持臂的顶部侧壁开设有试件安装孔，顶部端面开设有吊索伸入槽和试件紧定螺纹孔；所述试件安装孔的横截面为方形；所述吊索伸入槽和试件紧定螺纹孔的底部均与试件安装孔的孔壁贯通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420223253.0U CN203941068U (zh) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | 一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420223253.0U CN203941068U (zh) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | 一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203941068U true CN203941068U (zh) | 2014-11-12 |
Family
ID=51860372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420223253.0U Expired - Fee Related CN203941068U (zh) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | 一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203941068U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105258784A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-01-20 | 北京工业大学 | 一种自动脉冲激励模态参数识别方法及装置 |
| CN106525464A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-22 | 宁波建新底盘系统有限公司 | 一种汽车扭力梁式后桥疲劳试验装置 |
| CN111932997A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-13 | 重庆同纳科技发展有限责任公司 | 一种教具 |
-
2014
- 2014-04-30 CN CN201420223253.0U patent/CN203941068U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105258784A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-01-20 | 北京工业大学 | 一种自动脉冲激励模态参数识别方法及装置 |
| CN105258784B (zh) * | 2015-11-04 | 2018-11-02 | 北京工业大学 | 一种自动脉冲激励模态参数识别方法及装置 |
| CN106525464A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-22 | 宁波建新底盘系统有限公司 | 一种汽车扭力梁式后桥疲劳试验装置 |
| CN106525464B (zh) * | 2016-12-30 | 2019-12-10 | 宁波建新底盘系统有限公司 | 一种汽车扭力梁式后桥疲劳试验装置 |
| CN111932997A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-13 | 重庆同纳科技发展有限责任公司 | 一种教具 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103994923B (zh) | 一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验方法 | |
| CN101741318B (zh) | 正弦振动台失真度控制方法 | |
| CN103048103A (zh) | 非接触式模态测试系统和方法 | |
| CN203941068U (zh) | 一种悬浮电磁激励谐振式疲劳试验装置 | |
| CN201575899U (zh) | 基于应变控制原理的共振式曲轴弯曲疲劳试验机 | |
| CN107421729A (zh) | 一种磁流变弹性体隔振器动态性能测试系统 | |
| CN108471258A (zh) | 一种磁铁耦合双悬臂梁振动能量收集装置 | |
| CN102721546A (zh) | 一种机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置 | |
| Wei et al. | Analysis of vibrator performance at low frequencies | |
| Zhang et al. | Design and analysis of a non-resonant rotational electromagnetic harvester with alternating magnet sequence | |
| CN108915797B (zh) | 一种舰船汽轮机阻尼叶片激振力加载及测量装置 | |
| CN105043700A (zh) | 电子设备模态测试系统和方法、及行波管慢波结构模态测试系统 | |
| CN201780194U (zh) | 悬臂梁动态响应试验台架、试验装置及主动控制试验装置 | |
| CN203502186U (zh) | 一种综框机械阻抗的测量装置 | |
| Liu et al. | Effects analysis of bias and excitation conditions on power output of an environmental vibration energy harvesting device using Fe-Ga slice | |
| CN201867280U (zh) | 一种动态力发生装置 | |
| CN103195863B (zh) | 机械结构阻尼大小智能化控制系统 | |
| CN103488204B (zh) | 一种基于系统辨识的电磁激振系统的逆控制方法 | |
| Wei et al. | Study of a magnetostrictive energy harvester for harvesting transient shock vibration | |
| CN203798520U (zh) | 船舶结构振动测量仪器 | |
| CN205811892U (zh) | 振动台自反馈信号提取装置及应用该装置的振动台 | |
| CN105858478A (zh) | 基于交变电磁波测量的双起升双吊具桥吊的摆角检测装置 | |
| CN101738300A (zh) | 一种产生正弦波电磁力的装置 | |
| CN214748756U (zh) | 一种输电线路非接触式电磁激励系统 | |
| CN202735054U (zh) | 一种机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141112 Termination date: 20160430 |