曲柄壓力機(jī)動態(tài)應(yīng)力測試

1、材料成型設(shè)備曲柄壓力機(jī)動態(tài)應(yīng)力測試實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書材料成型設(shè)備教學(xué)組2011-10曲柄壓力機(jī)動態(tài)應(yīng)力測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握動態(tài)應(yīng)力測試的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生貼片、焊接、組橋的實(shí)際動手能力；2對 J23-6.3T 開式壓力機(jī)機(jī)身動態(tài)應(yīng)力進(jìn)行應(yīng)力分析計(jì)算， 進(jìn)一步掌握壓力機(jī)機(jī)身強(qiáng)度鑒定方法；3測定J23-6.3T開式壓力機(jī)工作時的沖裁力和機(jī)身動態(tài)應(yīng)變，掌握力，應(yīng)力測試儀器的使用方法，掌握動態(tài)信號測試的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)原理開式壓力機(jī)機(jī)身強(qiáng)度計(jì)算可將其簡化為偏心拉伸的開口剛架，I-I截面為危險截面。當(dāng)機(jī)身受標(biāo)稱壓力Pg 作用時，此截面受拉力矩 M的組合作用，應(yīng)力應(yīng)為Pg 和 M所引起應(yīng)力的疊加，即I-I并取

2、其喉口處Pg 和附加彎. 其最大pM應(yīng)力應(yīng)在立柱內(nèi)側(cè)面E 點(diǎn)處，該處應(yīng)力仍處于主應(yīng)力方向已知的單向應(yīng)力狀態(tài)。如圖 1所示圖 1機(jī)身應(yīng)力分析因此，測定機(jī)身在工作載荷作用下的沖裁力P 和應(yīng)變，根據(jù)機(jī)身彈性變形的線性關(guān)系和虎克定律，可確定機(jī)身危險截面在標(biāo)稱壓力Pg 作用下的最大應(yīng)力max ，判斷該應(yīng)力是否小于機(jī)身的許用應(yīng)力 ，是鑒定機(jī)身強(qiáng)度的有效方法。本實(shí)驗(yàn)采用沖裁模加載，沖裁板料厚度為1mm的 Spcc 鋼板，直徑為 36mm圓孔。沖裁力為一沖擊信號， 壓力機(jī)機(jī)身由此而產(chǎn)生的應(yīng)變也是隨時間變化的動態(tài)應(yīng)變，沖裁力信號可利用安裝在沖裁模內(nèi)的壓電式力傳感器轉(zhuǎn)變成電荷量的變化，此變化量經(jīng)電荷放大器放大后，

3、由記錄儀可得沖裁力波形，沖裁力大小可由波峰電壓值及傳感器電壓靈敏度確定。動態(tài)應(yīng)變信號可由電阻應(yīng)變片作為轉(zhuǎn)換元件，測量前，在I-I截面 E、F 點(diǎn)處分別沿主應(yīng)力方向以及與主應(yīng)力方向垂直的方向各貼一片應(yīng)變片，組成半橋，如圖 2 所示。當(dāng)壓力機(jī)工作時，電阻應(yīng)變片將機(jī)身的彈性變形轉(zhuǎn)變成電阻的變化， 致使應(yīng)變電橋輸出電壓發(fā)生變化， 此變化量經(jīng)動態(tài)應(yīng)變儀放大后由記錄儀可記錄其應(yīng)變波形。 動態(tài)應(yīng)變的大小可由波峰電壓值及標(biāo)定應(yīng)變電壓值確定。測試系統(tǒng)框圖如圖2 所示。R1R2R11R21OVOOYD-15繪R12R22RoRoCF-920圖EF儀5112DHF-2圖 2測試系統(tǒng)框圖三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備1J23-6

4、.3T 開式壓力機(jī)2沖裁模一副35112 壓電式力傳感器（航天部七0 二所）4DHF-2電荷放大器（北京測振儀器廠）5YD-15 動態(tài)應(yīng)變儀（華東電子儀器廠）6CF-920 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)（日本）7繪圖儀四、實(shí)驗(yàn)步驟1實(shí)測機(jī)身 I-I截面尺寸，將測量結(jié)果填入圖3 中2嚴(yán)格按照粘貼工藝分別在E、F 部位沿鉛直方向和水平方向各貼一片電阻應(yīng)變片，鉛垂方向應(yīng)變片為工作應(yīng)變片， 水平方向應(yīng)變片為補(bǔ)償應(yīng)變片， 并在兩應(yīng)變片附近粘貼一接線端子。3粘貼膠固化后，將應(yīng)變片引出線和連接導(dǎo)線焊接在接線端子上，組成半橋電路，并按圖2 所示連接好所有接線。4經(jīng)指導(dǎo)教師檢查無誤后，通電預(yù)熱。稍后對應(yīng)變儀進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，估

5、計(jì)被測信號幅值大小和頻率范圍，調(diào)節(jié)好各旋鈕或按鍵的位置。其中，O點(diǎn)為壓力機(jī)打擊中心， y0 為壓力機(jī)機(jī)身內(nèi)壁到ox 軸之間距離， y0110mm圖 3機(jī)身截面圖5加載試測，觀察所記錄波形是否滿意，并可通過調(diào)節(jié)工作頻率范圍和量程調(diào)整波形，直到滿意為止。6重復(fù)測量六次，每次測量時，利用光標(biāo)讀取每次記錄波峰的電壓值，填入表 1。測量結(jié)束前，利用動態(tài)應(yīng)變儀標(biāo)定旋鈕輸出標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變標(biāo)（ 100），并利用記錄儀讀取標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變標(biāo)對應(yīng)輸出電壓值u 標(biāo) 。五、數(shù)據(jù)處理1計(jì)算動態(tài)應(yīng)變值和沖裁力的大小，將結(jié)果填入表11）動態(tài)應(yīng)變測點(diǎn)應(yīng)變： i11標(biāo)?i1u i1u標(biāo)式中： 材料泊松比0.28u i 第 i 次測量 E 或

6、 F 點(diǎn)應(yīng)變波峰電壓值標(biāo) 應(yīng)變儀輸出標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變值，標(biāo)=100u 標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變對應(yīng)電壓值1平均應(yīng)變：NNii11N均方根誤差：( i) 2N1 i 1測量結(jié)果：3N2）沖裁力upi第 i 次測得沖裁力： Pisu式中： upi 第 i 次測量沖裁力波峰電壓值su 壓電式力傳感器電壓靈敏度su =0.1 V/KN平均沖裁力：1 NPiPN i11NP)2均方根誤差：N(Pi1 i 1測量結(jié)果P3N表 1沖截力、動態(tài)應(yīng)變測量結(jié)果測量次數(shù)123456測量結(jié)果測量內(nèi)容沖波峰電壓 (V)裁沖裁力 (KN)力E 點(diǎn)波峰電壓 (V)應(yīng)應(yīng)變 ()變F 點(diǎn)波峰電壓 (V)應(yīng)應(yīng)變 ()變2根據(jù)機(jī)身截面尺寸計(jì)算該截面形

7、心C 的坐標(biāo) C（ xc , yc ）及對形心軸 xc 的慣性矩：xc0Fi yiycFiJ xcJxciai2 Fi式中： xc 形心 cx 軸坐標(biāo)yc 形心 cy 軸坐標(biāo)Fi I-I截面中第 i 個子截面面積yi I-I截面中第 i 個子截面形心 Ci 離 x 軸距離J xc I-I截面對形心軸 xc 的慣性矩Jxci 第 i 個子截面對各自形心軸xci 的慣性矩ai 第 i 個子截面形心 Ci 離形心軸 xc 的距離3計(jì)算機(jī)身在沖裁力P 作用下 E、F 處的應(yīng)變值EFP1yc ( yc yo1 )EFJxcP 1 yc ( h yc2y0 )E FJ xc式中： P 實(shí)測沖裁力的平均值E機(jī)身彈性橫量E1.6 1011 N / m2F I-I截面橫截面積h I-I截面機(jī)身