[发明专利]一种金属轴向共振状态下的振动疲劳性能测试方法

权利要求书

1.一种金属轴向共振状态下的振动疲劳性能测试方法，适用于轴向共振疲劳测试装置，包括振动台、安装底板、试样支撑框架、试样件和质量块，安装底板固定在振动台上，试样支撑框架的底部固定在安装底板上，试样件位于试样支撑框架内，试样件的底部固定在质量块上，质量块位于安装底板上方，其特征在于，振动疲劳性能测试方法包括以下步骤：

(1)选取试验件，贴应变片，测定试验件在共振状态下的响应加速度-应变/应力关系；

(2)根据响应加速度-应变/应力关系，结合规划的应力水平，计算出试验件正式试验时的响应加速度；

(3)对试验件进行模态测试获取试样轴向振动的固有频率点以及响应幅值比；

获取试样轴向振动的固有频率点以及响应幅值比的方法包括：

第一步，对所述试验件进行共振探查，获得所述试验件的共振频率点，以及该点的响应加速度值；

第二步，计算第i次(1≤i≤n)所述质量块上的加速度传感器的响应加速度差值的极值，差值的极值与多个响应加速度的平均值比值即为x_i，对单次计算的平均值比值进行平方运算，即为x_i²，再将n次(n≥3)共振探查的平均值比值平方值求和再开根方，即如果得到的值在1％以内，即Y≤1％，表明所述试验件的响应同轴度良好，反之，则表明所述试验件的响应同轴度不好；

根据响应加速度-应力关系以及规划的应力水平，获取试验时试验件的响应加速度值，然后执行第一步和第二步，获取试样的轴向固有频率点以及响应幅值比，得到正式试验时的激振加速度以及频率值；

(4)根据试验件所测得的固有频率点，设置激励频率，根据试验件所测得的响应幅值比，计算出激振加速度；

(5)试验时结合试验件实时的激振加速度值进行微调，以使试验件在试验过程中的目标响应加速度变化在±2％以内；

(6)设置谐振搜索与共振驻留程序，使试验件在试验过程中保持共振状态，当试验件的响应加速度突降或者试验件断裂，试验停止；获取试验停止时的振动系统循环次数。

2.根据权利要求1所述的振动疲劳性能测试方法，其特征在于，在步骤(1)中，选取试验件的方法为：获取试验件的屈曲值以及模态参数，以确定试验件是否可用于轴向共振状态振动疲劳性能测试试验。

3.根据权利要求1所述的振动疲劳性能测试方法，其特征在于：对所述试验件进行共振探查的方法为正弦扫频探查，先进行预探查，后进行正式探查，控制元素包含：控制加速度、扫频范围、扫频速率、扫频循环次数；预探查的控制加速度为0.1-2g，扫频范围为5-2000Hz，扫频速率0.5-2Oct/min，一次扫频循环，包括正向一次和反向一次，获取正、反向扫频的共振频率点和该点的响应加速度值；正式探查的控制参数根据预探查的结果，调整控制加速度大小、频率范围、扫频速率。

4.根据权利要求1所述的振动疲劳性能测试方法，其特征在于：对所述试验件进行共振探查的方法为随机探查方法，先进行预探查，后进行正式探查，控制元素包含：控制功率谱密度值、频率范围、振动持续时间；预探查的控制功率谱密度值0.001-0.05g²/Hz，频率范围为5-2000Hz的白噪声谱，试验件响应稳定后的振动持续时间30-120秒，获得试验件的共振频率点以及相应的响应加速度值；正式探查的控制参数根据预探查的结果，调整控制功率谱密度值大小、频率范围大小，试验件响应稳定后的振动持续时间。

5.根据权利要求2所述的振动疲劳性能测试方法，其特征在于，在步骤(1)中，在试验件的固有频率点上，输入不少于3个不同激振加速度，其不同的响应水平包含材料的高低周疲劳性能，每个激振加速度在试验件稳定后采集多次循环周期的应变数据，然后拟合响应加速度-应变关系；

根据响应加速度-应变关系，根据公式(一)计算出响应加速度-应力关系：

σ＝E·ε (一)

式中：σ为应力，E为材料的弹性模量，ε为试验件实测的应变。

6.根据权利要求5所述的振动疲劳性能测试方法，其特征在于，每个激振加速度在试验件稳定后采集1000-10000次循环周期的应变数据。