80 MN压剪试验机竖向加载模糊PID控制系统的设计

为了稳定、精确、可靠地实施超大力值竖向加载,以80 MN压剪试验机为对象,对其竖向加载装置的机械结构、液压系统以及控制系统进行总体设计;建立位置-压力双闭环PID控制算法的数学模型,并设计模糊PID控制器;最后,通过AMESim-Simulink对控制系统进行耦合仿真,获取位移与试验力的时域响应曲线,并在80 MN压剪试验机上进行竖向加载试验以验证控制系统的可靠性。结果表明:竖向加载模糊PID控制系统使竖向加载在220 s后达到稳态,位移误差与试验力误差均小于0.05%,此控制系统的稳定性、精确性和可靠性得到验证。

压剪炮的激光测速系统的研究

压剪炮试验是获取材料超高应变率下本构关系的最常用手段,其中普遍采用的测试方法是利用激光干涉技术同时测量靶板背面一点的纵向和横向速度。但传统的横向位移干涉仪抵抗靶板撞击过程中的运动而引起的光路偏移能力很有限,因而压剪试验成功率很低。本文讨论了撞击过程中靶板运动对横向位移干涉仪试验信号的影响,为提高横向位移干涉仪特别是非理想撞靶情况下的测量能力,对几种不同干涉光路进行详细分析。通过改进传统横向位移干涉光路,研制了一种新干涉光路,并通过试验证明:相对于传统光路,新光路更简单并更可靠。

大型压剪试验机结构设计

大型压剪试验机是建筑抗震领域重要的试验设备,主要用于足尺试件检测。以某一压剪试验机的性能和功能要求为目标,详细研究并设计了一50MN大型压剪试验机的主体结构和主要结构构件,该试验机由竖向加载系统、水平向剪切加载系统两部分组成。设计过程中对于出现的局部结构问题进行了研究,并提出了针对性的解决方法。利用有限元分析软件Abaqus对试验机主体结构和主要结构构件进行建模和加载分析,得到了试验机强度和刚度等整体结构性能满足要求的安全可靠结果。该试验机具有出力大、量程大、稳定性和安全性好等优点,可主要用于原比例试件的压剪试验和相关特殊试验。

减振橡胶支座大型压剪试验机结构及液压系统设计

针对压剪试验机进行拉伸试验时,拉伸力检测不准,支座压紧装置在进行试验时易与支座橡胶层发生干涉,进行水平剪切时易造成导卫装置变形失效,支座上样困难以及定位不准易造成数据失真,设计可用于工程橡胶支座力学性能检测以及综合试验的电液伺服大型多功能压剪试验机机械结构以及便于应用的液压系统。所设计的试验机具有反应力架强度高、便于安装、自动化程度高、准确可靠、运行平稳、试验方便等特点,可提高工作效率。

电液伺服大型多功能压剪试验机的研制

研制出了对大型构件进行力学性能检测及综合试验的电液伺服大型多功能压剪试验机。设计了伺服液压缸同步浮动系统和新型抗扭装置,解决了试件在压剪作用下发生剪切面中心位置偏移和转角试验时载荷传感器测量不准和垂直向加载液压缸活塞磨损等问题。该试验机具有检测准确可靠、自动化程度高等优点。

压炮油缸对顶试验装置的研制与应用

油缸内泄量通常是将被测油缸活塞杆金行程伸出和收回到2个级限位置进行测试。这种方法不能测量出工作状态位置或其它任意位置的内泄漏值。武钢机电部以5号高炉压炮油缸为雏型承制的油缸对顶装置及测试系统，解决了工作状态位置或任意位置测量内漏量的问题。

力-位移混合控制方法在大型多功能试验加载系统拟静力试验中的应用

为了满足结构试验试件尺寸越来越大、边界条件越来越复杂的需求,国内外多家高校和科研机构都开发了大型多功能试验加载系统,对试验系统的精确加载控制是保证试验顺利进行和取得准确试验结果的关键。通过介绍国内外现有的一些大型多功能试验加载系统,针对哈尔滨工业大学结构与抗震试验中心的大型多功能试验加载系统压剪拟静力试验的竖向加载控制方法展开研究;提出应用力-位移混合控制法实现竖向力加载控制,基于MTS控制系统给出具体实施方案,并通过试验对比传统力控制方法与基于力-位移混合控制法的控制效果。研究结果表明:传统力控制方法虽然能很好实现稳定的竖向力,但很难保证试件的压剪受力状态;而力-位移混合控制法不但可以精确实现轴向力的加载控制,还能确保试件的压剪受力状态;基于力-位移的混合控制法对于该类加载试验系统的竖向力加载控制具有通用性,在大比例尺柱、墙等试件的压剪试验中具有广阔的应用前景。

工程橡胶支座耐久试验机的研制

介绍了一种新型工程橡胶支座耐久试验机,叙述了该试验机的需求背景。依据试验机的结构特点和试验结果曲线,阐述了该试验机易于试验观察、试验频率高、行程大等优点。

基于AMESim-Simulink的自适应模糊PID电液比例位置控制研究

针对压剪试验机水平剪切系统超大流量、超大输出力作用下的动态加载特性问题,对压剪试验机水平剪切系统阶跃响应、正弦实际工况加载精度、位移-力加载特性等方面进行了研究。分析了设备的剪切原理,并以电液比例位置控制系统为研究对象,采用6只电液比例阀并联控制,拟定了水平剪切系统子回路液压原理图;引入了自适应模糊PID控制,设计了模糊控制器,运用AMESim和Simulink联合优化了水平剪切模型,并进行了相应的仿真分析。研究结果表明:与普通PID控制相比之下,采用自适应模糊PID控制的系统可以实现更优的鲁棒性,系统可以在更短的时间内达到稳态,且具有更小的超调量;实际位移跟踪正弦期望信号,位移误差范围-2.6%~1.9%,位于误差允许范围±5%之内。

PTFE材料在高应变率冲击下的力学性能

聚四氟乙烯(PTFE)在高速碰撞或者爆炸加载时的应变率可高达10~6s^(-1),高应变率下PTFE材料的力学响应会对其材料性能产生较大影响。本文中采用压剪炮试验系统(PSPI)测试了PTFE材料在高应变率(10~5~10~6s^(-1))下的压缩力学性能,实验中碳化钨(WC)飞片板以一定速度撞击由前靶板、试件和后靶板组成的三明治结构,并采用激光干涉仪记录后靶板自由面的速度变化。对实验结果处理后得到该PTFE材料的应力应变数值,并拟合得到应力应变曲线。本研究对PTFE/金属复合材料制成的动能侵彻体强度及其冲击碎化机理的分析具有指导意义。