專利名稱：測量試件在周期性載荷作用下的磨損量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在磨損試驗中測量試件磨損量的方法，特別是試件在承受周期性載荷的條件下，測量試件磨損量的方法。
背景技術(shù)：
為了測量試件在周期性載荷作用下的磨損量，傳統(tǒng)的測量方法是用磨損試驗機對試件施加 一個表征周期性載荷平均值的恒定載荷。由于試件在試驗中受到的載荷與實際工作中受到的載荷性質(zhì)相差較大，因此得到的測
量結(jié)果誤差較大。為此，專利號為CN99238890.2,名稱為"一種磨損試驗機"的專利提供了一種可以對試件施加周期性載荷的磨損試驗機。然而，除了矩形波外，使磨損試驗機產(chǎn)生一個非正弦波的周期性載荷是很困難的，即使用單片機來實現(xiàn)也有相當難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測量試件在周期性載荷作用下的磨損量的方法，該方法可避免產(chǎn)生非正弦波的周期性載荷帶來的困難。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的用磨損試驗機對試件施加周期性載荷，特別地，利用傅里葉級數(shù)將給定的周期性載荷分解為一個恒定載荷以及多個幅值和頻率不同的正弦波載荷，用磨損試驗機將所述的恒定載荷以及各個正弦波載荷逐一地施加給試件，將試件在各個載荷下的磨損量相加，得到試件在給定的周期性載荷作用下的磨損量。由此可見，本發(fā)明無需用磨損^^驗機 產(chǎn)生非正弦波的周期性載荷，可避免產(chǎn)生非正弦波的周期性載荷帶來的困 難。
本發(fā)明的優(yōu)點是既可以避免產(chǎn)生非正弦波的周期性載荷帶來的困難， 又能夠使試件在試驗中受到的磨損情況與實際受到的磨損情況極為近似， 相對于傳統(tǒng)的測量方法大大提高了測量結(jié)果的準確性。


圖1是現(xiàn)有的一種磨損試驗機的電路結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明方法作進一步詳細說明。假設試件受到的周期性載荷是 一個非正弦波的周期性載荷，而且可用一個非正弦周期函數(shù)/(Z)表示，周
期為r，則該函數(shù)可展開為傅里葉級數(shù)，其表達式為
/ (0 = ^。 + sin必f + 52 sin 2<y/ +.. + C, cos cyf + C2 cos 2<yf +...
00
=4) + Z sin A:欲+cos ，= 1,2,3,...)
式中a、 a和c^是待定常數(shù)，由下述公式計算得到
a = f〖/Wsin， (A = 1，2，3,...)q =y f/(。costo&， (A: = 1,2,3,...)
上面各式中角頻率"與非正弦周期函數(shù)的周期r的關(guān)系是
必=——
r
上面的計算過程就是利用傅里葉級數(shù)將給定的周期性載荷分解為一個恒定載荷以及多個幅值和頻率不同的正弦波載荷的過程。恒定載荷就是4)，
不同幅值和頻率的正弦波載荷就是^t sin^y^以及G cos A:c^ ，此處雖然采用余弦函數(shù)表示，但從物理角度而言仍然屬于正弦波載荷。由于傅里葉級數(shù)是收斂的三角級數(shù)，所以一般只要分解出前幾項，也就是A —般取值到5就能滿足工程上的精度要求了。在實際應用中，可以采用現(xiàn)有的數(shù)學運算軟件來完成上面的計算過程。
完成上面的計算過程后，就可以用磨損試驗機將分解得到的恒定載荷以及各個正弦波載荷逐一施加到試件上。以具有圖1所示結(jié)構(gòu)的磨損試驗
機為例，并且假設在上面的計算過程中A:取值到3，則加載過程如下由磨
損試驗機的信號發(fā)生器產(chǎn)生一個直流信號，該直流信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動
加載機構(gòu)，使試件在一定時間f內(nèi)承受恒定載荷4);接著由信號發(fā)生器產(chǎn)
生一個角頻率為"的正弦波信號，調(diào)節(jié)該信號電壓幅值使試件在同樣長的
時間^內(nèi)承受正弦波載荷Asin必"接著由信號發(fā)生器產(chǎn)生一個角頻率為"的正弦波信號，調(diào)節(jié)該信號電壓幅值使試件在同樣長的時間^內(nèi)承受正弦
波載荷q COS必f ;接著由信號發(fā)生器產(chǎn)生一個角頻率為2 w的正弦波信號，
調(diào)節(jié)該信號電壓幅值使試件在同樣長的時間f內(nèi)承受正弦波載荷
S2sin26^;接著由信號發(fā)生器產(chǎn)生一個角頻率為2"的正弦波信號，調(diào)節(jié)該信號電壓幅值使試件在同樣長的時間f內(nèi)承受正弦波載荷C2Cos2^; 接著由信號發(fā)生器產(chǎn)生一個角頻率為3 "的正弦波信號，調(diào)節(jié)該信號電壓幅 值使試件在同樣長的時間f內(nèi)承受正弦波載荷^3sin3ft^ ;最后由信號發(fā)生 器產(chǎn)生一個角頻率為3 "的正弦波信號，調(diào)節(jié)該信號電壓幅值使試件在同樣 長的時間f內(nèi)承受正弦波載荷C3Cos3^，至此完成對試件的加載過程。 上述的加載順序可以調(diào)換。
最后，將試件在上述各載荷下的磨損量相加，就能得到試件在一定的 時間f內(nèi)，在給定的周期性載荷/^)作用下的磨損量。
根據(jù)給定的周期性載荷/(0的特點，分解得到的恒定載荷4有可能是 零，分解得到的正弦波載荷^t sinA:6^或者正弦波載荷CA cosA:6^也有可 能是零。此類情況是本發(fā)明方法的特例。
權(quán)利要求
1、測量試件在周期性載荷作用下的磨損量的方法，用磨損試驗機對試件施加周期性載荷，其特征是利用傅里葉級數(shù)將給定的周期性載荷分解為一個恒定載荷以及多個幅值和頻率不同的正弦波載荷，用磨損試驗機將所述的恒定載荷以及各個正弦波載荷逐一地施加給試件，將試件在各個載荷下的磨損量相加，得到試件在給定的周期性載荷作用下的磨損量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量試件在周期性載荷作用下的磨損量的方法，其特點在于利用傅里葉級數(shù)將給定的周期性載荷分解為一個恒定載荷以及多個幅值和頻率不同的正弦波載荷，用磨損試驗機將所述的恒定載荷以及各個正弦波載荷逐一地施加給試件，將試件在各個載荷下的磨損量相加，得到試件在給定的周期性載荷作用下的磨損量。本發(fā)明既可以避免產(chǎn)生非正弦波的周期性載荷帶來的困難，又能夠使試件在試驗中受到的磨損情況與實際受到的磨損情況極為近似，相對于傳統(tǒng)的測量方法大大提高了測量結(jié)果的準確性。
文檔編號G01N3/06GK101672636SQ20091019339
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者劉峰璧 申請人:佛山科學技術(shù)學院