在航空航天、海洋船舶、新能源、軌道交通等關(guān)鍵領(lǐng)域，重大裝備正朝著高速化、大型化、極端工況化方向加速演進(jìn)，全尺寸材料與構(gòu)件的長(zhǎng)壽命疲勞測(cè)試，已成為保障裝備運(yùn)行可靠性的核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

中機(jī)試驗(yàn)立足行業(yè)急需，自主研發(fā)國(guó)內(nèi)首臺(tái)電液伺服諧振疲勞試驗(yàn)機(jī)，創(chuàng)造性將電液伺服的高頻響優(yōu)勢(shì)與諧振技術(shù)的載荷放大特性深度融合，重新定義高端疲勞測(cè)試設(shè)備的性能邊界與綠色節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)材料的試驗(yàn)技術(shù)的提升以及試驗(yàn)方法的發(fā)展，都是一種高效、理想的儀器。

作為面向全尺寸、長(zhǎng)壽命測(cè)試需求的專(zhuān)業(yè)級(jí)設(shè)備，其關(guān)鍵性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

最大靜態(tài)載荷、循環(huán)載荷加載能力均可≥1000kN，關(guān)鍵技術(shù)全部自主可控，高剛度框架，安全過(guò)載率150%；高精度自主研發(fā)輪輻式雙向力傳感器，安全過(guò)載能力150%。有效載荷能力面向多元化大噸位試驗(yàn)，支持按需定制化（2000kN、3000kN、5000kN及以上）擴(kuò)容，滿(mǎn)足大型構(gòu)件測(cè)試需求。

圖1：測(cè)試誤差示意

可實(shí)現(xiàn)高頻率下的大載荷、低功耗試驗(yàn)，配備高響應(yīng)靜壓支承作動(dòng)器，有效試驗(yàn)頻率范圍0.1~300Hz。該設(shè)備具有響應(yīng)速度快、控制精度高、頻帶寬、多種試驗(yàn)波形控制等特點(diǎn)，大幅壓縮疲勞試驗(yàn)循環(huán)積累時(shí)間，顯著提升測(cè)試效率，降低試驗(yàn)費(fèi)用。

圖2：不同加載頻率

諧振放大倍數(shù)最高高達(dá)200多倍，實(shí)現(xiàn)“小輸入、大輸出”的高效加載模式。

圖3：諧振放大-頻率響應(yīng)曲線

即以極低能耗實(shí)現(xiàn)極大循環(huán)載荷加載，配備小型油源即可實(shí)現(xiàn)大噸位、高頻響的試驗(yàn)需求，如下圖所示，以靜壓缸產(chǎn)生的較小循環(huán)力諧振放大較大的循環(huán)載荷，真正達(dá)到低投入創(chuàng)造高效率、高回報(bào)的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

在同等試驗(yàn)前提條件下，相較傳統(tǒng)電液伺服試驗(yàn)機(jī)，電液伺服諧振疲勞試驗(yàn)機(jī)配置更小的油源，經(jīng)諧振有效放大載荷，即可達(dá)到小位移、高頻響、大噸位的試驗(yàn)?zāi)芰?，能耗顯著降低，試驗(yàn)所需時(shí)間大幅縮短，深度契合綠色制造發(fā)展理念。

配置全新數(shù)字控制器、高頻伺服閥、靜壓支承直線作動(dòng)器，全自主研發(fā)專(zhuān)用控制器及試驗(yàn)軟件，支持多種算法及高效保護(hù)，操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，可定制加載、特殊環(huán)境測(cè)試，全面覆蓋金屬材料、復(fù)合材料及大型結(jié)構(gòu)件等力學(xué)性能測(cè)試對(duì)象，可滿(mǎn)足航空航天、船舶艦艇、軌道交通等多行業(yè)多領(lǐng)域測(cè)試需求。

圖5：多種試樣、不同頻率試驗(yàn)曲線

依托四大關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新形成核心技術(shù)體系，提供高精度、高穩(wěn)定、自適應(yīng)的測(cè)試環(huán)境：

圖6：四大創(chuàng)新

設(shè)備可自動(dòng)完成諧振頻率掃描，實(shí)時(shí)記錄頻率、載荷峰值等核心參數(shù)，精準(zhǔn)計(jì)算放大倍數(shù)與諧振點(diǎn)，為試驗(yàn)啟動(dòng)提供最優(yōu)初始條件，全程無(wú)需人工反復(fù)調(diào)試，大幅提升試驗(yàn)準(zhǔn)備效率。

采用雙伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫梁，無(wú)需額外傳感器，通過(guò)高速系統(tǒng)運(yùn)算實(shí)時(shí)補(bǔ)償電機(jī)位移偏差，確保雙電機(jī)同步精準(zhǔn)運(yùn)行，完美實(shí)現(xiàn)交變動(dòng)載與均值雙伺服靜載同步控制的試驗(yàn)功能。

針對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中試樣剛度衰減引發(fā)的載荷值漂移/衰減問(wèn)題，通過(guò)獨(dú)立控制通道動(dòng)態(tài)調(diào)整參數(shù)，同步監(jiān)控載荷放大倍數(shù)偏差，實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整速度，保障試驗(yàn)全程數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

創(chuàng)新采用集成化設(shè)計(jì)以太網(wǎng)接口，搭配千兆以太網(wǎng)模塊，充分發(fā)揮硬件系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)超高速數(shù)據(jù)采集與傳輸，精準(zhǔn)捕獲每一組載荷-位移響應(yīng)的細(xì)微變化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)控制，測(cè)試數(shù)據(jù)零誤差。

徹底攻克當(dāng)前市場(chǎng)傳統(tǒng)試驗(yàn)裝備“大載荷則低頻率”“高頻率則小載荷”的技術(shù)矛盾，借助諧振放大技術(shù)，以緊湊化液壓系統(tǒng)同步實(shí)現(xiàn)大噸位載荷與高頻響測(cè)試的雙重目標(biāo)，即在確保大載荷運(yùn)行條件下，仍能保持高頻率動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，且試樣載荷越大，設(shè)備的節(jié)能與效率優(yōu)勢(shì)越突出。

載荷諧振放大效應(yīng)大幅降低對(duì)液壓油源、伺服閥的極限性能要求，有效縮減設(shè)備投入成本；而在裝備投入使用階段相較傳統(tǒng)設(shè)備能耗顯著下降，搭載友好人機(jī)交互系統(tǒng)，長(zhǎng)期使用可節(jié)約可觀的運(yùn)維與人力成本。

采用高剛度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與疲勞額定作動(dòng)機(jī)構(gòu)，確保設(shè)備在連續(xù)高循環(huán)測(cè)試中穩(wěn)定運(yùn)行；均值自動(dòng)控制技術(shù)可智能適配試樣疲勞過(guò)程中的剛度變化，無(wú)需中斷試驗(yàn)即可完成參數(shù)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。

集成專(zhuān)用控制系統(tǒng)與直觀化人機(jī)交互界面，支持試驗(yàn)參數(shù)預(yù)設(shè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可視化、自動(dòng)報(bào)告生成等功能，簡(jiǎn)化操作流程，降低使用人員操作門(mén)檻，滿(mǎn)足技術(shù)歸檔需求。

該設(shè)備為重大裝備研發(fā)與可靠性評(píng)估提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐：

1. 加速材料研發(fā)進(jìn)程，通過(guò)高效疲勞測(cè)試，快速驗(yàn)證新材料的長(zhǎng)壽命性能，大幅縮短新材料研發(fā)周期。

2. 保障裝備運(yùn)行安全，為全尺寸構(gòu)件提供精準(zhǔn)疲勞數(shù)據(jù)，助力企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，從源頭降低裝備服役風(fēng)險(xiǎn)。

3. 賦能高端制造升級(jí)：深度服務(wù)于航空航天、新能源風(fēng)電、軌道交通等國(guó)家戰(zhàn)略領(lǐng)域，為國(guó)產(chǎn)裝備邁向高端化提供堅(jiān)實(shí)的測(cè)試保障。

4. 創(chuàng)造顯著綜合效益，預(yù)計(jì)可為用戶(hù)節(jié)省大量測(cè)試時(shí)間與資源投入，同時(shí)推動(dòng)行業(yè)測(cè)試技術(shù)迭代升級(jí)，產(chǎn)生深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

中機(jī)試驗(yàn)憑借六十余年在試驗(yàn)裝備領(lǐng)域的技術(shù)積淀，以自主創(chuàng)新打破國(guó)外高端設(shè)備壟斷，為中國(guó)制造業(yè)提供兼具國(guó)際品質(zhì)與本土適配性的測(cè)試解決方案。這臺(tái)電液伺服諧振疲勞試驗(yàn)機(jī)，不僅是一款高性能測(cè)試設(shè)備，更是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、保障國(guó)家重大裝備安全的核心力量。