奚锋 任浩源 黄迪青

上海机动车检测认证技术研究中心有限公司 上海 201800

摘 要汽车工业发展至今，各种零件的振动和疲劳有着紧密关联，振动疲劳试验目前应用广泛。针对现有疲劳试验机性价比及效率难以平衡的问题，基于力学理论、三维几何建模及有限元仿真对高频疲劳力控制共振试验机进行研制。

关键词疲劳；共振；试验机；汽车零部件

引言

所研制的高频疲劳力控制共振试验机是一种专门用于汽车零部件耐久试验的仪器。可在20Hz以上频率、8mm以上幅值、采用力控制对样件进行高效的疲劳试验。目前市面上多采用液压激励[1-2]及电磁激励[3-4]的方法进行耐久试验。液压激励设备成本极高且有漏油、噪声大、维护保养成本高等缺点。电磁激励多用于共振台，若振幅过大将超出磁场范围，不适合疲劳耐久试验。

因此研制机械激励式高频疲劳力控制共振试验机，基于共振点能耗最小且幅值最大的原理，进行高幅值、高频率、低能耗的力控制疲劳试验。

1 理论分析

1.1 理论模型

高频疲劳共振试验机由试验台、平衡铁、大小弓形环及固定端等组成，其理论模型如图1所示，将需要加载力的样件视为一个弹性体，弹性刚度k0激励装置m2产生的振动通过二自由度振动系统放大振动至加载端m1。

1.2 频率响应计算

对模型在受到外力作用时进行受力分析，如图2所示。

图2 受力分析示意图

可列出平衡方程：

其中：m1为实验台质量，单位kg；m2为平衡铁质量，单位kg；x1、x2为需要求解的m1及m2的振动曲线；……