钎钢高频试验的动态应力测试分析

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摘要： 针对首钢贵阳特殊钢有限责任公司在钎钢高频实验中存在的问题， 通过对钎钢高频实验试件的动态应力进行测试， 检测高频试验机用于钎钢疲劳试验的负荷能力，研究在高频负荷下有无失载现象、线性度及误差分析、电磁激振对动态应力电测系统的干扰影响等多种因素。证实了高频试验机可用于钎钢疲劳试验和采用动态应力电测系统进行载荷谱分析检测是可行的。

关键词：钎钢；高频实验；测试

中图分类号：TD421.2+5 文献标志码：B

1 测试系统

测试系统如图1所示。在钎杆试件中部粘贴应变片，其检测信号经应变放大器输入瞬态波形记录仪进行记录、存储，调入微机显示、打印。

2 钎杆试样动态应变测定

进行了两组钎杆试件（大、小直径）在不同载荷下的动态应力测试，其设置参数见图2。其测试结果记录见图3、图4，对应峰值记录见表1、表2。

3 试验加载的误差分析

为了验证高频试验机加载的稳定性和载荷误差，对小直径和大直径试件在不同载荷下的测试波形峰值分别进行了统计分析，表3和表4给出了统计结果。

统计分析结果表明：

两种试件在给定的测试范围内，加载平稳，无失载现象，实测载荷波动范围一般在1%左右，此波动略高于伺服疲劳试验机0.5%的精度，但已可基本满足疲劳试验的要求，在低载荷区出现较大的波动（变异系数较大），可能是由于数值采样量化值取整的影响。

四 试验加载的线性分析

对两种试件不同载荷下的波形峰值测试结果n（均值）进行了线性回归，其结果如表5和图5、图6所示。

回归分析表明：两种钎杆试样波形峰值随载荷的变化的线性相关系数r均达到99%以上，具有很好的线性。

5 频谱分析

对两种钎杆试样动态测试波形进行了频谱分析（图7、图8）。

频谱分析表明：

（1）其基频特性为典型的正弦波叠加宽带随机噪声曲线；

（2）正弦波为其主频，处于低频区，100Hz左右。即高频试验的加载频率，此频率随试样直径（刚性）的增加而增大，这是由于高频试验机是利用电磁激励加载的强迫振动系统，其自振频率：

从上式可以看出：其自振频率正比于试件刚度的平方根，对相同长度的试件，即正比于试件的直径；

（3） 频率出现的高频峰值（在200 kHz以上）为随机噪声，它是由电子元器件发热产生的。由频谱图可以得出：其主频信号超出噪声30 dB，可以估测出信噪比[1]：

测试过程中信号强度远超出噪声信号，为其1000倍，随机噪声不会对测试构成影响。

6 结语

本文基于钎钢高频试验动态应力测试，对高频试验机试验加载的载荷波动、线性和频谱特性进行了全面分析，根据试验结果进行的分析表明：高频试验机加载的误差范围、线性度、信噪比基本可以满足钎杆试件疲劳试验的要求。

参考文献：

[1] S. GOLDMAN，杜连耀 译.频率分析、调质和噪声[M].科学出版社，1962.