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拉力试验机技术的发展背景

发布时间:2017-04-21    点击次数:

随着国民经济的发展,拉力试验机技术要求越来越高,以前的试验机采用度盘显示力值,现如今的拉力机采用电脑操作,方便更准确。原始的拉力机是机械式的,如英国早在1880年已生产了杠杆重锤式材料试验机,在1908年又生产了螺母、螺杆加载的万能试验机,这些试验机可进行材料的拉伸、压缩、弯曲和扭转等验,但是由于结构复杂,体积庞大,操作繁琐,只能进行静态试验,所以被淘汰。

约在90年前,瑞士Amsler公司开发了液压万能试验机,这种试验机较机械式操作简便、输出力大、结构简单、体积紧凑,能完成材料的各种静态力学性能试验,至今这种拉力机仍在生产使用。

19世纪初叶,产业革命以后,随着蒸汽机车和机动运载工具的发展以及机械设备的广泛应用,运动部件的破坏经常发生。破坏往往发生在零部件的截面突变处。破坏处的名义应力不高,低于材料的强度极限,有时还低于屈服极限。1847年,德国人A.Whler(沃勒)对金属疲劳进行了深入系统的研究。1850年,沃勒设计了第一台用于机车车轴的疲劳试验机,用来进行全尺寸机车车轴的疲劳试验。以后他又研制出多种型式的疲劳试验机,并首次用金属试样进行疲劳试验。他在1871年发表的论文中,系统论述了疲劳寿命和循环应力的关系,提出了S-N曲线和疲劳极限的概念,确立了应力幅是疲劳破坏的决定因素,奠定了金属疲劳的基础,有“疲劳试验之父”之称。

1929年美国人Peterson R.E.(彼特逊)对尺寸效应进行了一系列试验,提出了应力集中系数的理论值。1929年—1930年英国人Haigh B.P.(海夫)对高强钢和软钢的不同缺口效应做了合理解释。

1945年美国人Miner M.A.(迈因纳)在对疲劳损伤积累问题进行了大量试验研究的基础上,将PalmgrenJ.V.(帕姆格伦)1924年提出的线性累积损伤理论公式化,形成了著名的Palmgren—Miner线性累积损伤法则(简称Miner法则)。在20世纪40年代前苏联的CepeHceH C.A.(谢联先)还提出了常规疲劳的设计计算公式,奠定了常规疲劳设计的基础。

1952年美国国家航空管理局刘易斯研究所的Manson S.S.(曼森)和Coffin L.F.(科芬),在大量试验的基础上,提出了表达塑性应变与疲劳寿命关系的Manson—Coffin方程,奠定了低周疲劳的基础。20世纪50年代使用电子显微镜,给疲劳机制的研究开拓了新纪元。

1949年Weibull W.(威布尔)发表了对疲劳试验数据进行统计处理的著名方法。1959年Pope J.A.(波普)指出疲劳寿命服从对数正态分布。
在上个世纪50年代初,出现了高速响应的永磁式力矩马达,50年代后期又出现了已喷嘴挡板阀为先导级的电液伺服阀,使电液伺服系统成为当时响应最快,控制精度最高的伺服系统。

60年代各种结构的电液伺服阀的相继问世,特别是以穆格为代表的采用干式力矩马达的级间力反馈的电液伺服阀的出现和各类电反馈技术的应用,进一步提高了电液伺服阀的性能,电液伺服技术日臻成熟,电液伺服系统已成为武器和航空、航天自动控制以及一部分民用技术设备自动控制的重要组成部分。

20世纪60年代,随着大规模集成电路的出现,研制出了能够模拟零部件服役载荷工况的随机疲劳试验机。20世纪70年代,国外已广泛使用电子计算机控制的电液伺服疲劳试验装置来进行随机疲劳试验。20世纪90年代,已经出现了上下位机结构的全数字的伺服控制器,闭环控制计算速率达到了6kHz,数据传输采用100Mb以太网卡(Ethernet),可以完成控制模式的平滑无扰切换、多通道的协调加载以及各种工况谱的实验室再现。

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