機(jī)械結(jié)構(gòu)件疲勞監(jiān)測(cè)方法及裝置.pdf

1、現(xiàn)代工程機(jī)械設(shè)備所處的工況環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，工況條件也更加惡劣，作用在機(jī)械結(jié)構(gòu)上的交變（循環(huán)）載荷，加劇了材料結(jié)構(gòu)的疲勞損傷，最終導(dǎo)致材料疲勞斷裂現(xiàn)象。針對(duì)目前還沒有有效的機(jī)械結(jié)構(gòu)疲勞監(jiān)測(cè)方法的現(xiàn)狀，研制一種結(jié)構(gòu)疲勞監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)裝置及測(cè)量系統(tǒng)具有十分重要的意義。
　　本文按照載荷大小可調(diào)，加載頻率可控的要求，為試驗(yàn)裝置選擇了合適的傳動(dòng)方案和加載機(jī)構(gòu)。同時(shí)，以試樣所受的載荷（應(yīng)力）及應(yīng)變響應(yīng)為被測(cè)對(duì)象，構(gòu)建了以光纖布拉格光柵（簡(jiǎn)稱 FB

2、G）傳感器、FBG解調(diào)儀為主要元件的測(cè)量系統(tǒng)。本文進(jìn)行了疲勞監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了對(duì)承載構(gòu)件的有效監(jiān)測(cè)，解決了機(jī)械結(jié)構(gòu)的疲勞監(jiān)測(cè)問題。本課題主要完成的工作如下：
　　1.根據(jù)課題的要求，制定了疲勞監(jiān)測(cè)裝置的性能指標(biāo)，介紹了裝置總體構(gòu)成；確定合適的傳動(dòng)方案和加載機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)了立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)的疲勞監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置，分析了它們的異同點(diǎn)。對(duì)試樣結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)、連桿結(jié)構(gòu)、連桿支架安裝定位、機(jī)架等進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，完

3、成了對(duì)試驗(yàn)裝置機(jī)械本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
　　2.構(gòu)建了結(jié)構(gòu)疲勞監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的測(cè)量系統(tǒng)。分別從測(cè)量系統(tǒng)工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能、測(cè)量精度、編程流程等方面進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)說明。根據(jù)光纖布拉格光柵（FBG）傳感器的原理，提出了應(yīng)變的解算方法，將所測(cè)得的波長(zhǎng)值解算成所需的應(yīng)力、應(yīng)變值，解決了分別對(duì)載荷（應(yīng)力）、應(yīng)變測(cè)量的問題，使測(cè)量系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化。
　　3.分別在改變曲柄長(zhǎng)度和加載頻率兩個(gè)不同條件下進(jìn)行疲勞監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，并對(duì)測(cè)量系統(tǒng)采集