[发明专利]一种基于快速傅里叶变换的材料动态疲劳测试系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于快速傅里叶变换的材料动态疲劳测试系统及方法，一种基于快速傅立叶变换的动态疲劳测试方法，实现该方法的测试系统包括材料动态疲劳测试装置、高频响力信号和位移信号产生器和高速数据采集装置；该系统的软件部分包含提取材料的疲劳测试频率、计算材料的损失因子和单周期能量损失。本发明的测试方法不需要数以万次的疲劳实验破坏试样得到疲劳结果，可以实现实时的精准的力‑位移疲劳测试，减少了实验周期，节省实验时间，并且能够模拟现在多功能材料高频率应用环境；可以实时分析得到多功能材料的粘弹性性能及其能量损耗圆；本发明既适用于橡胶复合材料拉伸、剪切、扭转的性能测试，也适应于其它材料的高速疲劳特性的测试。

主权项

1.一种基于快速傅立叶变换的动态疲劳测试系统，其特征在于：包括材料动态疲劳测试装置、高频响力信号和位移信号产生器和高速数据采集装置；该系统的软件部分包含提取材料的疲劳测试频率、计算材料的损失因子和单周期能量损失；材料动态疲劳测试装置包括：偏心轮(1)、连杆(3)、下夹具(4)、上夹具(5)、材料试样(7)、钢架外壳(8)和电机(9)，电机(9)通过驱动偏心轮(1)转动带动连杆(3)产生上下往复运动，连杆(3)连接下夹具(4)，上夹具(5)固定在机架上，待测材料试样(7)安装在下夹具(4)和上夹具(5)之间，通过使材料试样(7)产生动态疲劳；电机(9)能够变频调速，通过改变电机(9)的转动频率来获得不同的测试频率；偏心轮(1)的偏心距离能够自由调节，从而适应性调整测试的行程，实现材料试样(7)拉伸、剪切、压缩三种测试试验；所述的高频响力信号和位移信号产生器包括电磁式脉冲传感器(2)和S型双向拉压传感器(6)；电磁式脉冲传感器(2)安装在钢架外壳(8)上，电磁式脉冲传感器(2)的位置能够随偏心轮(1)的偏心距离不同而改变，在偏心轮(1)的侧面安装有一个键相测点，用以获得键相脉冲信号，电磁式脉冲传感器(2)与键相测点的距离始终保持2mm～3mm，电磁式脉冲传感器(2)使用外部激励，激励电压为5V；S型双向拉压传感器(6)通过接触式安装在上夹具(5)上，当上夹具(5)对材料试样(7)施加拉压力时，通过上夹具(5)传递到S型双向拉压传感器(6)上，S型双向拉压传感器(6)也使用外部激励，激励电压为5V；高速数据采集装置包括机箱、采集卡和PC端，电磁式脉冲传感器(2)和S型双向拉压传感器(6)均与采集卡连接，采集卡通过电磁式脉冲传感器(2)产生的模拟信号直接接入采集卡，S型双向拉压传感器(6)产生的模拟信号经变送器后接入采集卡，采集卡接收模拟信号后以一定的采样率和采样数传送到上位机；上位机安装在机箱中，上位机将采集到的参数输出至PC端，PC端中装有Labview软件，通过Labview分析记录采集到的参数。