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1、双轴比例与非比例加载下的变形与疲劳实验指示书（2004年11月）一、 实验目的1 了解双轴加载变形的实验方法2 液压伺服双轴疲劳实验方法3 测定材料的循环应力曲线4 熟悉计算机控制下的获得实验数据的方法二、 实验设备和试件双轴四缸电液伺服试验机， 见图1。45号钢十字板试件，如图2所示图1双轴四缸电液伺服试验机图2 45号钢十字板试件三、 实验方法概述3.1. 机控制原理简述该设备采用两套独立的伺服控制系统组成X轴和Y轴双向加载系统。其中X轴和Y轴控制器是相互独立的，每个轴向上采用双缸加载方式。由于X轴和Y轴的控制器原理是相同的。下面我们就以Y轴控制器为例来简要介绍一下工作原理。 附图是原理框
2、图；信号源输出的控制指令信号与“控制状态”选择的被控反馈信号在比较器输出一个误差信号。这个误差信号经过PID调节后同时送到Y轴的两个阀驱动器Y+和Y-上，控制两个阀推动各自的油缸向着指令要求的方向对称运动，来减小误差趋向控制指令目标。当两个油缸对称作用时，由于各种因素使其中心偏离“中心控制命令”要求的值时，其中心比较器输出一个误差信号，经过PI调节后分别送到Y+和Y-的阀动器上，改变两个驱动器平衡来修正中心对称。整个控制过程就是两个调节器不断地调整两个驱动器的输出，使其相应的反馈信号与设定信号之间的误差最小。从原理图中，我们看到“控制状态反馈器”是从三种控制对象即：负荷、位移和应变中选择其一种
3、。这也就是说，主控制状态有三种方式。而辅助中心控制反馈只有两种即：负荷中心反馈和位移中心反馈。在具体操作时，主控状态和辅助中心控制状态可任意组合。即：位移控制+位移中心控制、负荷控制+负荷中心控制等。这要视具体试验条件及试验要求由操作者任意选择。3.2. 实验条件双轴正弦疲劳试验，X、Y轴项幅角相差30试样材料45#钢（预计试样变形Y轴0.2mm,X轴0.25mm）。Y轴试验力峰值 +40kN，试验力谷值 -20kNX轴试验力峰值 +50kN，试验力谷值 -10kN试验波形为正弦波，频率 4HZ循环次数 2000控制方：载荷反馈四、 安全要求液压试验机的安全使用液压伺服疲劳试验机的动态动态响应
4、是其重要的性能指标，随着动态响应的提高，其试验过程中的危险性就会提高，容易造成人身伤害和国家财产损失。其危险性主要由两方面造成的：其一，试验过程中的失控现象（试验过程中试件破坏，非正常断电等）；其二，试验中的误操作（试验过程中违规操作计算机和控制面板上的按钮）。为了避免事故的发生，在做试验之前特做以下规定：（1） 试验过程中不得任意走动（2） 未经允许试验过程中不准按动控制面板上的按钮（3） 未经允许试验过程中不准随意改变计算机程序设置（4） 听从实验室老师的命令五、 试验操作:5.1.加装试件首先，用鼠标分别双击“X-面板”和“Y-面板”上“控制方式”区中的“位移”键，使X轴及Y轴均进入“位
5、移”控制并保持当前的油缸位置不变。由于Y轴最大试验力为40 kN，所以Y轴载荷放大器选择2倍量程最佳。选择载荷2倍档并对该档载荷调零。X轴最大试验力为50 kN，所以X轴载荷放大器选择1倍量程档,并对该档载荷调零。将“油压转换”开关放到中压位置，启动液压源工作。这时主机的油缸会有微量的调整。将试样安装到位。并将小位移传感器接入系统后，把试样夹牢。面板上的“油压转换”开关放到高压位置，这时油源输出高压。用鼠标分别双击“X-面板”和“Y-面板”上“控制方式”区中的“负荷”键，使X轴及Y轴均进入“负荷”控制方式。设置保护极限。5.2.加载操作XY函数发生器波型频率幅值均值计数相差X-函数发生器正弦波
6、1 Hz10 kN5 kN10000Y-函数发生器正弦波0.8 Hz10 kN5 kN1000执行准备启动操作 .选择同步启动或30异步启动，试验即开始运行。当循环计数到达预定值时信号源自动停机。中途停机时可单击主面板右下角的“结束”键。用鼠标单击主面板显示区的“负荷”处，这时显示内容变成峰值，同时循环计数值也显示在下边。观察上下峰值是否满足试验要求，根据情况可以从新调整信号源。5.3.记录如果需要把某一波形的试验数据存盘,比如第10周。选择文件名，然后观察表头计数值，达到第10周时，按下控制面板上的“记录”按键，试验数据即可存盘。也可以按下控制面板上的“单次”按键后,存盘操作完成。六、 实验报告要求6.1 实验目的、日期6.2 试验中所用的试样几何形状与尺寸是否合适？为什么？应该满足什么要求？6.3 试验装置简图6.4根据本组的实验情况，得到X，Y轴载荷控制曲线，X，Y轴位移曲线，X轴位移载荷曲线，Y轴位移载荷曲线。6.5 讨论：如改变控制条件结果曲线将如何变化。6.6 如何设计一个比例加载试验？比例加载试验测量的变形曲线6.7 如何设计一个非比例加载试验？非比例加载试验测量的变形曲线6.8 测量的材料循环应力曲线6.9 结论注：由于试件的不同，以上试验数据，可能有所变化。1
