脉动疲劳与电液伺服疲劳的区别
电液控制系统
电液系统摘要：电液系统具有相应快速、控制灵活等优点而广泛应用于现代工业中,对促进工业发展具有重要的作用。
本文从电液控制系统的建模以及电液元件（伺服阀、比例阀）研究状况、电液系统的未来发展趋势三方面进行了阐述.关键词：电液系统;建模;比例阀;伺服阀;发展趋势1前言18世纪欧洲工业革命时期,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用，19世纪液压技术取得进展，包括采用油作为工作流体和采用电来驱动方向控制阀，20世纪50—60年代是电液元件和技术发展的高峰期，在军事应用中得到广泛应用[1]。
液压技术是以液体为工作介质，实现能量传递、转换、分配及控制的一门技术。
液压系统因其响应快、功率体积比较大、抗负载刚度大以及传递运动平稳等优点而广泛应用于冶金、化工、机械制造、航空航天、武器装备等领域［2]。
随着液压技术与微电子技术、传感器技术、计算机控制等技术的结合，电液技术成为现代工程控制中不可或缺的重要技术手段和环节。
电液技术既有电气系统快速响应和控制灵活的优点，又有液压系统输出功率大和抗冲击性好等优点［3]。
韩俊伟对电液伺服系统的发展历史、研究现状和系统集成技术的应用进行了全面阐述，通过介绍电液伺服系统在力学环境模拟实验系统中的应用，分析了电液伺服系统的集成设计，比较了我国在电液伺服系统技术研究中的优劣势,指出电液伺服系统的未来发展趋势与挑战[4]。
许梁等从电液元件、电液控制系统、现代电液控制策略三方面对电液系统进行了阐述,指出了电液发展趋势［5］。
陈刚等从电液元件、电液控制系统、计算机在电液系统中应用、现代控制理论的电液技术方面对电液系统进行了阐述，对于现代控制理论的电液技术,从PID调节、状态反馈控制、自适应控制、变结构控制、模糊逻辑控制、神经网络控制进行了探究[6］.本文从电液系统的建模、电液元件（比例阀、伺服阀)、发展趋势研究进行综述.2系统的建模伺服系统是一个由多个环节构成的复杂的动力学系统,而且是一种典型的非线性时变系统。
电液伺服疲劳试验机技术参数
电液伺服疲劳试验机技术参数一、招标设备20KN电液伺服疲劳试验机1台。
★该产品须为国内知名品牌厂家生产的市场成熟稳定产品。
设备生产厂家必须具有该设备的制造计量器具许可证资质及通过相应质量体系认证；必须具有同型号设备在近3年内案例至少五家以上（提供合同复印件。
二、产品适用标准JJG 556-2011《轴向加荷疲劳试验机》、GB/T3075、HB5287、ASTM E647、ASTM E399、GB/T4161、GJB715、NASM1312标准等。
三、应用范围该设备主要用于对各种金属或非金属材料及零部件进行疲劳试验、断裂力学性能试验、拉压弯剪等静态性能试验等。
可配备高温炉、高低温环境箱等还可进行多种环境条件下的动静态力学性能试验。
四、主要技术指标1）最大试验力：±20kN。
2）最大动态幅值：20kN。
3）有效测量范围：2%～100%F.S。
4）静态试验力示值相对误差：≤±0.5%；动态试验力示值相对误差：≤±1%。
5）作动器行程（位移）：±50mm。
6）位移测量精度：≤±0.3% F.S；位移分辨率：≤0.001mm。
7）变形测量精度：≤示值的±0.5%，有效范围为满量程的2%～100%F.S。
8）试验波形：正弦波、三角波、方波、斜波、梯形波、锯齿波、半正弦波、脉动三角波、脉动锯齿波、脉冲波、自定义波、组合波等；频率范围为0.001Hz ~ 50Hz；分辨率≤0.001Hz。
★9）最大载荷20kN，振幅±2mm时,可达到的最大频率不小于4Hz。
10）最大记数范围：109-1；计数误差：≤±1次。
11）控制模式：具有位移、负荷、变形三种控制模式，且模式可平滑转换。
★12）受力同轴度：≤6%。
★13）夹具形式：采用液压夹具，配置棒材及板材夹块各1套，三点弯家具1套。
★14）夹头间距：700mm。
并带T型槽工作台（有效工作长度≥800mm、宽度≥600mm）。
材料的疲劳损伤与断裂ppt课件
S
S
S
S
0
t0
t0
t0
t
三角波
正弦波
矩形波
梯形波
26
材料的疲劳性能
27
材料的疲劳性能
材料的疲 劳性能
材料的循环变形特性 - relationship
载荷寿命关系 -N curve -N curve
疲劳裂纹扩展特性 da/dN curve
28
材料的疲劳性能
拉伸应力-应变关系
σ-ε
S-e
σ ε
m
max min
2
a
max min
2
r min / max
疲劳极限应力图
41
疲劳强度的影响因素
Gerber Parabola
Modified Goodman line
42
疲劳强度的影响因素
等效应力幅
43
疲劳强度的影响因素
疲 劳 裂 纹 通 常 起始于零件表面 表 面 状 况 对 疲 劳寿命有很大的 影响 表 面 光 洁 度 越 高，形成疲劳裂 纹的时间越长。
S
S
S
0 恒幅循环
t
0
变幅循环
t
0 随机载荷
t
疲劳载荷的类型
23
疲劳的基本概念
恒幅循环参数
平均应力
Sm=(Smax+Smin)/2 (1) 应力幅
Sa=(Smax-Smin)/2 (2) 应力范围
S=Smax-Smin
(3)
应力比 R=Smin/Smax
设计：用Smax，Smin ，直观； 试验：用Sm，Sa ，便于加载； 分析：用Sa，R，突出主要控制参量, 便于分类讨论。 24
kN多功能电液伺服疲劳试验标准系统
500kN多功能电液伺服疲劳实验系统1.设备名称：500kN多功能电液伺服疲劳实验系统2.数量：1台3.产品要求：供应商需要提供完整的系统产品，包含所有的组件，例如载荷框架、控制系统、液压油源、电缆以及必要的连接件和附件等。
所提供的测试系统产品均为新品，不接受任何演示设备或者二手设备；所提供的测试系统产品必须为成熟产品，并且需要良好集成并且兼容当前的实验室条件。
任何概念性设计产品、组件或者未经确认的产品均不予以接受。
4.投标资质：*设备制造商应是国际知名品牌，在中国境内必须有分公司或者办事处，并且在国内有专门的售后服务部门和专业的售后人员。
经销商须具有相应的经营资质和制造商的授权。
招标文件对投标人的业绩要求和资格标准：*4」卖方必须拥有足够的应用经验，在中国境内已出售的同类产品应在至少10台并提供用户清单，买方有权核实卖方提供的用户清单，当买方需要时，卖方配合提供相关客户的联系方式进行确认，如果与实际不符，买方有权利取消投标人的投标资格。
4.2投标人必须提供营业执照复印件，及业绩的相关证明材料（复印件加盖公章）；4.3如投标人是贸易代理商，应提供该设备的制造商出具的本次招标工程代理的授权函；4.4投标人开户银行的资信证明原件；4.5投标货物的制造商应具有ISO质量保证体系认证资质证明。
5.设备用途及基本要求：5.1用于测定混凝土试件在拉伸、压缩、弯曲和劈裂等加载模式下的应力- 应变曲线及蠕变、松弛特性，包括单轴拉伸、压缩、加卸载、循环加卸载、全过程应力应变曲线。
实验过程中可实时显示应力-应变曲线，可自动求出弹性模量、泊松比、屈服强度等。
可实现直接拉伸、压缩、弯曲和劈裂加载模式下频率在0.01Hz〜100Hz范圉内的动态疲劳实验，包括恒幅疲劳实验和弯曲实验等，具有自动幅值控制功能，使实验控制量在实验过程中保持很高的稳定度和精确度，通过T形平台，可以进行一定尺寸结构梁的相关实验。
5.2用于测定钢筋等筋材和棒材在拉伸下的应力-应变曲线，包括单轴拉伸、加卸载、循环加卸载、全过程应力应变曲线。
电液伺服疲劳试验机技术参数
电液伺服疲劳试验机技术参数一、招标设备20KN电液伺服疲劳试验机1台。
★该产品须为国内知名品牌厂家生产的市场成熟稳定产品。
设备生产厂家必须具有该设备的制造计量器具许可证资质及通过相应质量体系认证；必须具有同型号设备在近3年内案例至少五家以上（提供合同复印件。
二、产品适用标准JJG 556-2011《轴向加荷疲劳试验机》、GB/T3075、HB5287、ASTM E647、ASTM E399、GB/T4161、GJB715、NASM1312标准等。
三、应用范围该设备主要用于对各种金属或非金属材料及零部件进行疲劳试验、断裂力学性能试验、拉压弯剪等静态性能试验等。
可配备高温炉、高低温环境箱等还可进行多种环境条件下的动静态力学性能试验。
四、主要技术指标1）最大试验力：±20kN。
2）最大动态幅值：20kN。
3）有效测量范围：2%～100%F.S。
4）静态试验力示值相对误差：≤±0.5%；动态试验力示值相对误差：≤±1%。
5）作动器行程（位移）：±50mm。
6）位移测量精度：≤±0.3% F.S；位移分辨率：≤0.001mm。
7）变形测量精度：≤示值的±0.5%，有效范围为满量程的2%～100%F.S。
8）试验波形：正弦波、三角波、方波、斜波、梯形波、锯齿波、半正弦波、脉动三角波、脉动锯齿波、脉冲波、自定义波、组合波等；频率范围为0.001Hz ~ 50Hz；分辨率≤0.001Hz。
★9）最大载荷20kN，振幅±2mm时,可达到的最大频率不小于4Hz。
10）最大记数范围：109-1；计数误差：≤±1次。
11）控制模式：具有位移、负荷、变形三种控制模式，且模式可平滑转换。
★12）受力同轴度：≤6%。
★13）夹具形式：采用液压夹具，配置棒材及板材夹块各1套，三点弯家具1套。
★14）夹头间距：700mm。
并带T型槽工作台（有效工作长度≥800mm、宽度≥600mm）。
电液伺服疲劳试验机：材料耐久性的“耐力测试者”
电液伺服疲乏试验机：料子耐久性的“耐力测试者”在料子科学和工程领域，对料子和结构在反复载荷作用下的耐久性进行评估是一项紧要的技术任务。
电液伺服疲乏试验机作为一种先进的料子耐久性测试设备，以其优化的试验原理、高精度和强大的试验本领，在料子和结构耐久性研究中发挥侧紧要作用。
本文将介绍该产品的原理、用途及其在料子科学中的应用。
电液伺服疲乏试验机紧要用于对料子和结构进行反复载荷作用下的耐久性测试。
它的工作原理基于电液伺服掌控技术。
试验机通过电液伺服掌控系统，精准明确掌控试验过程中的载荷、位移和频率等参数。
在测试过程中，试样受到周期性的载荷作用，模拟实际工作环境中的疲乏载荷。
通过监测试样的响应，如应变、位移和裂纹扩展等，可以评估料子和结构的耐久性。
该产品具有以下特点：1.高精度：该产品采用高精度的电液伺服掌控系统，能够精准明确掌控试验过程中的载荷、位移和频率等参数，满足各种耐久性测试的需求。
2.强大的试验本领：该产品通常具有较大的载荷范围和试验频率范围，能够模拟各种多而杂的工作环境，满足不同料子和结构的耐久性测试需求。
3.多种试验模式：该产品可以进行各种疲乏试验，如正弦波疲乏试验、三角波疲乏试验、随机载荷疲乏试验等，满足不同试验需求。
4.数据手记和分析：该产品通常配备有数据手记和分析系统，能够实时监测试样的响应，并进行数据分析和处理，供应认真的试验结果。
5.易于操作和维护：该产品操作界面友好，操作简便，便于非专业人员使用。
同时，结构紧凑，便于安装和维护。
总之，电液伺服疲乏试验机作为一种先进的料子耐久性测试设备，具有高精度、强大的试验本领、多种试验模式、数据手记和分析以及易于操作维护等优点。
它为料子科学和工程领域供应了一种可靠的耐久性测试手段，有助于评估料子和结构的耐久性，优化设计和提高工程安全性。
随着科技的不绝进步和料子科学的需求日益增长，该产品的应用将越来越广泛，为料子研究和工程发展供应强大的支持。
电液伺服疲劳试验机波形幅值的模糊补偿
２ 波 形幅 值 的测 量 方 法
以采 样周 期 为 时 间 间 隔批 量 读 取 数据 采 集 卡 缓 冲 区 内的数 据 ， 过 数字 滤 波处 理 后 得 到 系统 通 当前 时刻 的输 出值 （ ， ｙ） 计算 出 １个波 形 周期 内系统
进行 实 时修正 ， 高 了系统 的控制精 度 。 提
・
国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ 号 ：０ ２ ４２ 。 编 ５ ５７ ０ ） 收稿 日期 ：０ ７０— ０修 改稿 收 到 日期 ：０ ７０ —９ ２ ０—２２ ； ２ ０— ４２ 。
维普资讯
第２ 期
张 福 波 等 ：电 液 伺 服 疲 劳 试 验 机 波 形 幅值 的模 糊 补 偿
变化 会 引起 系统 数 学模 型 的 变化 ， 采用 手 工修 正 的
方法 显 然不 能保证 很高 的控 制精度 。本 文利 用模 糊 控 制 原 理 ］通过 对 实 际输 出波形 的检 测 ， ， 经模 糊 推 理 得 出补偿 因子 ， 应 用 补 波 形 幅 值 的 补 偿 原 理
１ 波 形 补 偿 原 理
如 图 １所示 ， 采用 双 闭环 控 制 结 构 。 内环采 用
着 试 验 信号 频 率 的 增 加 会 出现 输 出 幅 值 衰 减 的 现 象。 简林 柯 、 陈振 等Ｉ２ ｘ］ － 的仿真研 究 表 明 ， 应用 重复 控
制 理论 设计控 制器 可 以提高系 统在 高频 段跟 踪周 期 性 输入 信号 的能力 。鉴 于 目前 重 复控制 理论 在相 对
Ｊ ｎ．２ ０ ｕ ０８
电液 伺 服 疲 劳 试 验机 波 形 幅 值 的模 糊 补偿
张 福 波 王 贵桥 杜 林 秀 王 国栋
电液伺服疲劳试验机工作原理
电液伺服疲劳试验机工作原理
电液伺服疲劳试验机，也称为电磁液压系统的疲劳试验机，是一种新型的仪器，以用
于耐疲劳性能测试的精密机械设备。
其主要由电机、液压系统、控制系统等几大部分组成。
电液伺服疲劳试验机工作原理是：其中 motor 将电能转化为机械能，借助联轴器将
电能转化为液压能，通过液压传动系统将液压能转化为机械能，液压泵和电压控制器则控
制液压传动系统，最后由控制器发出控制信号，驱动液压传动系统，使物体的位置、速度
和位置的反馈角度和其他反馈参数能够按照规定的模式调节。
本机构是采用支撑式交错式结构具有较好的平衡性，可以避免机械的非活动振动，从
而使操作时，不会对测量有较大的影响；同时本机构具有较高的定位精度和稳定性，可以
保证测量数据的准确度和稳定性。
控制系统采用了微处理器作为核心技术，可以将系统设置的定位、位移、速度等参数，通过微处理器进行实时管理，从而实现主动控制；因此，本机构具有数值精度高、耐疲劳
能力强、操作简便、性能可靠等优点。
此外，本机构可以根据不同的试验要求，灵活的进行设置，完全可以满足试验的要求；为空气液压传动系统的质量检验和安全验证提供了可靠的测试结果。
实现了连续性、高精
度测试，运行安全可靠，对液压电源具有较好的电压稳定性和消耗量低，以及较高的精度
和可靠性等特点。
电液伺服疲劳试验机，是一种针对电磁液压系统的新型仪器，可以满足不断发展的液
压系统及其组件的不同的疲劳测试要求，为液压技术的发展、安全的使用提供了可靠的保证。
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负荷，不会产生由于负荷输出不准确带来的疲劳寿命的测量误差。
操作简洁、方便，使用者只需在电脑上输入相应的试验参数，系统即可全自动完成整个
试验过程，不必再由人工进行繁杂的调整。同时，由于系统程序的灵活性，各种非正常状况
均可被监测并处理，高效而且安全。
最后，越来越多的用户放弃使用脉动疲劳试验机而转向购买电液伺服疲劳试验机。这已
3
负荷控制方式 系统不能控制负荷大小，开环控 确控制
制
4
位移控制
不能控制
可准确控制
5
变形控制
6
输出波形
不能控制 正弦波
可准确控制 正弦波、三角波、梯形波、方波 以及给定的任意波形
7
频率范围
≤8Hz，且最小频率≥0.5Hz
0.001‐100Hz 或更高
8
控制形式
开环控制
闭环控制
9
载荷比范围 0.1‐0.9
疲劳已不可同等对比，仅仅在 8Hz 以下的产品上部分使用，并且由于自身结构的影响，不能
进行精确控制，所以市场应用越来越少。从市场应用也可以看出，在国外市场上几乎没有厂
家在生产脉动疲劳试验机，而在国内，也仅有很少的厂家生产。但是，对于脉动疲劳技术，
在疲劳试验理论发展得早期，以及伺服阀技术无法大量应用的时候，脉动疲劳试验机也确实
脉动疲劳与电液伺服疲劳的技术区别
Bairoe
前言
目前，随新材料以及汽车、飞机、航天器、公路交通锚具产品等市场上动态试验的增多，
如何选择合适的动态疲劳试验设备成为工程师面临的一道难题，对于动辄几十万、百万，甚
至近千万的设备，需要用户认真的考虑。本文就目前市场上的疲劳试验所采用的技术做了简
单的对比，希望能对大家有所帮助。
发挥了不少的作用。
电液伺服疲劳系统有许多优点，其中最突出的就是响应速度快、输出功率大、测量和控
制精度高，因而目前在航空、航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到了广泛的应用。
电液伺服技术是实现动态高周疲劳、程控疲劳和低周疲劳以及静态的恒变形速率、恒负荷速
率和各种模拟仿真试验系统的最佳技术手段。目前已是国际上测控领域的主流，国内也正在
是测控试验领域的主导趋势。
附：国内市场上部分疲劳试验机图片
2/3
百若疲劳试验机 PLW 系列
MTS 810 系列
3/3Leabharlann 12 目前应用早期遗留设备，目前仅有结构等 航空、汽车、材料（金属、非金
要求较低的尚在使用
属）疲劳全部采用电液伺服技术，
较强的扩展能力，更换夹具、更
13 可扩展性
不具有扩展性
改软件程序即可进行不同的疲劳
试验
1/3
14 成本
成本较低
成本较高
结论：
通过上述技术要点对比，我们可以看出脉动疲劳技术已处于明显技术略势，与电液伺服
技术要点对比
序号 比较内容
脉动疲劳
电液伺服疲劳
1
结构形式
使用电机带动的曲柄连杆机构驱 采用动摆式伺服阀、射流管式伺
动一个柱塞泵，将液压油打入作 服阀控制作动器
动器的油缸中以驱动活塞顶出
2
作动器结构 柱塞式结构，回程通过弹簧拉回 双出头等截面作动器
通过调整溢流阀进行控制，控制
通过控制器进行闭环控制，可准
‐1~0.9
10 疲劳形式
拉拉疲劳
拉拉疲劳、拉压疲劳、压压疲劳
闭环控制，可进行位移、负荷精
伺服阀无法大量应用时的技术，
目前已淘汰，成本较低，节能； 确控制，主流技术，频率范围宽
11
综合技术比较
广，控制类型多；可做动态疲劳
只能做动态试验，不能做动刚度
试验，动刚度试验，也可做静态
试验、静态拉压试验
拉、压试验
往这个方向发展。
使用电液伺服阀对疲劳试验机进行控制，可以实现精确、连续的压力控制，不仅能瞬时
输出尖端脉冲，而且可以由计算机控制其输出正弦波、三角波或方波，使得疲劳试验机的功
能得以大大加强。不但可以做动态疲劳试验，还可以做试件的静态性能试验。而且由于在动
态疲劳试验中使用电液伺服阀进行载荷控制，可以精确地控制输出最小试验负荷和最大试验