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材料试验机自动化检定校准的研究和实现探讨

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第3期 0042-0045页

作者：葛福健崔国光刘婷婷临沂市检验检测中心山东临沂276000

当前,现代工业飞速进展,材料试验机的使用也成了各行各业的基础之一。毋庸置疑,这种评价材料性能的设备,其准确性与可靠性是至关重要的。这篇文章就深度探索了对材料试验机进行自动化检定校准的各种可能性。目标是提高试验机的测量精度... 详细信息

当前,现代工业飞速进展,材料试验机的使用也成了各行各业的基础之一。毋庸置疑,这种评价材料性能的设备,其准确性与可靠性是至关重要的。这篇文章就深度探索了对材料试验机进行自动化检定校准的各种可能性。目标是提高试验机的测量精度,并保障试验结果的可靠性。在此,阐释了试验机的基础原理,同时也披露了检定校准的方法。反观当前存在的校准技术,也暴露出了一些不足。为此,提议了一种:利用现代自动化技术,进行试验机的检定校准。其实现过程,也已详细描绘。此份研究,成功打开了对试验机自动化检定校准的新视野。对于提高国内的材料试验技术水平,是有着重大影响的。

关键词：材料试验机自动化检定校准测量精度可靠性

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电液伺服试验机方波再现的谐波控制方法

振动与冲击 2019年第17期38卷 115-120,143页

作者：李潮陈章位黄连生邱宏亮浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 杭州亿恒科技有限公司杭州310015

针对电液伺服系统的方波再现问题,提出了一种新的谐波控制方法。该方法通过控制响应信号的每个谐波分量的幅值和相位,以获得期望的周期波形。首先,利用多个谐波近似合成方波,利用Nelder Mead单纯形法对各谐波幅值进行优化。其次,给出了... 详细信息

针对电液伺服系统的方波再现问题,提出了一种新的谐波控制方法。该方法通过控制响应信号的每个谐波分量的幅值和相位,以获得期望的周期波形。首先,利用多个谐波近似合成方波,利用Nelder Mead单纯形法对各谐波幅值进行优化。其次,给出了幅值和相位修正方法,其力响应能够与目标谐波参数相一致,其中,响应信号的各阶谐波幅值和相位通过跟踪滤波法计算。最后,将本方法在电液系统上进行了试验,结果表明该控制方法在位移和力跟踪方面均表现出良好的性能。

关键词：谐波控制波形再现电液伺服系统材料试验机方波控制

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柔性材料原位光谱拉伸测试系统研制

柔性材料原位光谱拉伸测试系统研制

作者：高原吉林大学

学位级别：硕士

柔性材料相对于刚性材料,具有可伸缩、可弯曲、可扭转等特点,包括高分子聚合物、弹性和塑性晶体等在内的常见柔性材料,可以在承受较大应变的条件下维持自身结构不被破坏并表现出较为稳定的光电性能,从而展示出丰富的研究价值和广泛的应... 详细信息

柔性材料相对于刚性材料,具有可伸缩、可弯曲、可扭转等特点,包括高分子聚合物、弹性和塑性晶体等在内的常见柔性材料,可以在承受较大应变的条件下维持自身结构不被破坏并表现出较为稳定的光电性能,从而展示出丰富的研究价值和广泛的应用前景。在过去几十年里,伴随着柔性电子学和柔性光子学的发展,柔性材料在穿戴、传感、储能器件和设备等方面逐渐体现出自身的优势,吸引了越来越多的研究人员的关注。现在各种非原位的柔性材料测试方法已经非常普遍,具有相当成熟的技术,随着人们对柔性材料的研究不断深入,原位试验机的研发成为试验机领域的发展趋势,目前出现的的原位材料试验机大多用于研究形态结构和电学性能,而与拉伸过程中的原位光谱测试有关的报道则几乎没有,受限于现有的拉伸仪器体积及光路结构,力学和光谱学测试很难同时进行,这就导致了很难实现柔性材料力学、光学等信息的相关性研究,目前对柔性材料的力学和光谱性能表征基本是独立进行的,首先使用万能材料试验机完成柔性材料的力学性能测试,结束后再使用光谱仪进行光谱相关测试。且现有的柔性材料原位测试设备大多具有非模块化、一样一机的局限。鉴于以上问题,本论文研制一种通用的柔性材料力学、光学原位光谱测试系统,这个系统应具备模块化、小型、结构适合搭配各种光路的特点。本论文研制的柔性材料原位光谱拉伸测试系统是一种用于对柔性材料进行力学和光谱学测试的试验机。测试系统分为三个模块:拉伸及力测量模块,光谱测试模块,控制和数据采集模块,每个模块可以独立执行动作,同时可以通过各个模块之间的协同配合获得材料测试过程中力学和光谱学的相关性信息,实现原位光谱的测试,克服了传统柔性材料试验机先拉伸后测量的局限。本文的主要工作内容如下:1.对柔性材料原位光谱拉伸测试系统的整体设计过程进行描述。论述了构成系统的拉伸及力测量、光谱测试、控制和数据采集三大模块的设计方案以及目标功能。首先针对既定功能对硬件和材料进行选型与设计,这包括实现拉伸功能的电机和用于力传感及测量的电阻应变系统,接下来设计和加工了机械结构完成各系统组件的固定和连接。最后通过设计光路结构,将上述拉伸测试平台集成到了光学系统中,完成原位光谱测量。2.对控制模块的设计进行了描述。首先对柔性材料力学和光学相关性测试系统研制整体控制信号流程进行分析,将控制模块设计分为两个方面:硬件设计和软件设计。硬件方面首先给电路选择了合适的电源,然后选择了合适的单片机并配合设计了驱动电机的电路,最后为了上位机能够和单片机进行数据通信,设计了采集数据的电路和相互通信的电路。软件方面首先对上位机和单片机之间的通信协议进行了标准的制定,然后编写了单片机的程序与算法,最后编写了上位机的控制软件界面,可以实现对仪器平台的初始化、动作控制、拉力传感器数值获取、原位光谱数据获取和保存等功能。3.选取柔性聚合物薄膜和柔性晶体两种代表性样品,在拉伸和弯曲两种操作下完成光谱的原位采集,验证了柔性材料原位光谱拉伸测试系统以及其控制软件的可靠性,对测试结果进行分析,最后对系统整体的不足提出完善和发展的方向。

关键词：原位光谱材料试验机单片机电机控制柔性材料

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18~19世纪材料试验机一瞥

力学与实践 2022年第3期44卷 732-739页

作者：张伟伟马宏伟王志华东莞理工学院机械工程学院广东东莞523808 太原科技大学应用科学学院力学系太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

最早的材料试验机只能测出载荷的大小,主要采用了杠杆原理,杠杆既是加载装置,也是测力装置。1833年德国应用力学学家Franz Joseph Ritter von Gerstner(1 756—1832)设计出了杠杆式应变计,实现了力与变形的同时测试,这在材料力学性能实... 详细信息

最早的材料试验机只能测出载荷的大小,主要采用了杠杆原理,杠杆既是加载装置,也是测力装置。1833年德国应用力学学家Franz Joseph Ritter von Gerstner(1 756—1832)设计出了杠杆式应变计,实现了力与变形的同时测试,这在材料力学性能实验测定中具有重要意义。18~19世纪随着桥梁、铁路、锅炉、军工等工业水平的发展,人们迫切地需要材料试验机测定材料的力学性能,以确保工业产品的安全和质量。因此,建材厂、钢铁厂、设计、施工单位等根据自己的需求设计了各种各样的材料试验机,不过这一时期的试验机只是为了特定目的设计的,本身并不是产品。随着测试需求的扩大,1879年美籍(挪威移民)工程师Tinius Olsen(1845—1932)将拉伸、压缩以及横向加载集成在一台设备中,设计出了第一台通用试验机。随后,随着美国材料与试验协会(ASTM)的成立,材料测试走上了标准化道路。

关键词：材料试验机杠杆原理实验研究材料力学性能

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材料试验机伺服压力控制系统的模型辨识研究

中国机械工程 2007年第8期18卷 907-911页

作者：阚超孔祥东高英杰燕山大学秦皇岛06600

介绍了材料试验机伺服压力控制系统的结构,依据面向对象的建模方法,结合材料试验机的实际结构和现场的诸多影响因素,建立了相应的数学模型。分别采用ARX和BJ两种模型结构形式,采用阶跃信号和M序列作为输入信号来进行系统辨识,获得了系... 详细信息

介绍了材料试验机伺服压力控制系统的结构,依据面向对象的建模方法,结合材料试验机的实际结构和现场的诸多影响因素,建立了相应的数学模型。分别采用ARX和BJ两种模型结构形式,采用阶跃信号和M序列作为输入信号来进行系统辨识,获得了系统的结构参数和模型参数,分析了两种输入在两种模型结构形式时辨识的差异,从而确定适合材料试验机伺服压力控制系统的辨识方式,得到了系统的数学模型,并对所得数学模型的正确性进行了验证。

关键词：材料试验机电液压力控制参数辨识结构辨识

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复合加载材料试验机控制策略研究

复合加载材料试验机控制策略研究

作者：翟宏亮哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本课题来源于国家自然科学基金项目《基于剪切变形特性的管材各向异性本构关系及成形极限判据》,该项目主要研究管材在剪切力作用下以及复合应力状态下的各向异性本构关系以及成型极限的判据。本文所研究的复合加载材料试验机可以对特... 详细信息

本课题来源于国家自然科学基金项目《基于剪切变形特性的管材各向异性本构关系及成形极限判据》,该项目主要研究管材在剪切力作用下以及复合应力状态下的各向异性本构关系以及成型极限的判据。本文所研究的复合加载材料试验机可以对特定的管材试样进行拉伸、剪切、扭转单向加载试验以及拉伸-剪切、拉伸-扭转复合加载试验,与传统的单向加载试验机相比结构更加复杂。因此,本文将对此专用的复合加载试验机的控制系统进行研究,设计并改进控制策略,减小各个通道之间的互相影响,提高其加载精度,为研究管材各向异性本构关系及成形极限判据提供可靠、高精度的试验设备。首先介绍了复合加载材料试验机的结构、管材试样参数以及试验的加载方案。之后为分析试样在拉伸-扭转复合加载过程中各通道间的互相影响,对试样在拉伸、扭转试验中的应力-应变以及在复合加载过程中的变形情况进行了理论分析,确定了复合加载过程中各通道间互相影响的机理。为研究复合加载材料试验机的控制系统,建立了永磁同步电机和单通道加载的数学模型和仿真模型,在AMESim中建立了单通道力加载的仿真模型和复合加载的仿真模型,并对复合加载时两通道间的影响进行了仿真分析。针对试样与夹具间不确定间隙使控制系统精度降低的问题,借鉴了机器人领域常用的基于位置的阻抗控制,可以在加载前使夹具与试样以较小的接触力接触,提高了力加载精度;为提高试验机的精度,运用卡尔曼滤波器来估计电机的转速,从而有效地提高了速度估计的准确度;为减小复合加载过程中各通道间的互相影响,采用了补偿控制策略;针对负载刚度变化对控制系统造成的影响,设计了模糊PID控制器提高了系统的适应性和鲁棒性。根据试验机技术要求,设计控制系统硬件部分,编写下位机程序,并利用MFC设计上位机界面,通过调试使试验机具有良好的控制性能和友好的人机界面。进行单通道位移加载、力加载实验以及复合加载实验,从实验结果可以看出,该材料试验机能够达到较高的位置控制精度和力控制精度,能够可靠、准确、方便地完成材料试验任务。

关键词：复合加载材料试验机阻抗控制卡尔曼滤波模糊PID

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材料试验机同轴度检测方法及影响因素分析

测控技术 2020年第3期39卷 65-70页

作者：秦海峰王晶露刘思博田峰中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所北京100095

材料试验机同轴度是影响其试验力传递效率的重要指标。各级计量部门按照检定规程规定的方法开展对试验机同轴度指标的周期性检测工作,而检测过程中存在多方面因素会影响结果的准确性从而影响其合格性判定结果。当前试验机同轴度检测所... 详细信息

材料试验机同轴度是影响其试验力传递效率的重要指标。各级计量部门按照检定规程规定的方法开展对试验机同轴度指标的周期性检测工作,而检测过程中存在多方面因素会影响结果的准确性从而影响其合格性判定结果。当前试验机同轴度检测所依据的检定规程中给出了多种检测方法,多种方法的差异性、适用性和可比性也往往会引起疑惑。通过比较分析,对几个相关标准文件规定的几种同轴度检测方法进行了适用性阐述,通过算法对比和仿真分析得出引伸计式同轴度测量方法和应变计式同轴度测量方法的差异,并从安装定位、初始拉力、夹持长度等方面,对影响检测结果的几个因素进行分析探讨,为完善同轴度检测操作方法,提升数据的准确性和可比性提供参考依据。

关键词：材料试验机受力同轴度几何同轴度同轴度传感器双引伸计

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材料试验机同轴度对材料性能的影响分析

科技与创新 2021年第12期 15-16页

作者：郑辉张涛王鹏天津市计量监督检测科学研究院天津300192

同轴度是决定材料试验机性能的重要指标,通过对材料试验机同轴度的分析,总结了同轴度对材料拉伸强度两种不同影响的方式,包括几何同轴度和受力同轴度的影响,介绍了计量部门对于试验机同轴度的检定方法,最后给出试验机进行材料性能实验... 详细信息

同轴度是决定材料试验机性能的重要指标,通过对材料试验机同轴度的分析,总结了同轴度对材料拉伸强度两种不同影响的方式,包括几何同轴度和受力同轴度的影响,介绍了计量部门对于试验机同轴度的检定方法,最后给出试验机进行材料性能实验时同轴度的调整方法,以减小同轴度误差对材料性能实验结果的影响。

关键词：材料试验机同轴度材料性能影响