1、疲勞試驗機是測試試件材料力學性能和預測試件疲勞壽命極限的標準設備，隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，對構件材料的疲勞試驗要求越來越高，如高速鐵路機車組件，某些構件的疲勞壽命要求達到107周次，甚至要超過1010周次，這些都給疲勞試驗機帶來了新的挑戰(zhàn)。疲勞試驗機是一種高耗能試驗機，性能好壞直接影響材料疲勞試驗的周期，決定了疲勞試驗的效率。采用2D高頻轉閥控制液壓缸的液壓疲勞試驗方案，有效地突破了傳統(tǒng)伺服閥對液壓疲勞試驗機造成的頻寬“瓶頸”限制，大幅

2、提高了電液疲勞試驗機的工作頻率，可以拓寬電液疲勞試驗機的應用領域。
　　2D高頻轉閥是利用單個閥芯的旋轉和軸向滑動的雙自由度設計而成的，閥芯的高速旋轉可以實現(xiàn)閥口的高頻“通斷”，進而可以實現(xiàn)對液壓缸實現(xiàn)高頻控制，閥芯軸向滑動可以調(diào)節(jié)閥口面積波形的幅值，改變液壓缸敏感腔流量的大小，進而控制活塞桿輸出載荷力的幅值。但是，隨著2D高頻轉閥控制液壓缸疲勞試驗系統(tǒng)工作頻率的提高，存在活塞桿輸出載荷力幅值嚴重衰減的問題。
　　本文提出2

3、D高頻轉閥控制液壓缸的諧振式疲勞試驗方案，研究疲勞試驗機的變諧振頻率控制理論和諧振工況下的變幅控制理論，及活塞桿輸出載荷力的偏置控制理論。疲勞試驗機諧振工況下，試件吸收的能量幾乎完全釋放，所以可以保證高頻、高效疲勞試驗。論文的主要工作和成果如下:
　　1、對2D高頻轉閥控制液壓缸疲勞試驗系統(tǒng)的工作原理進行了研究。建立了三通2D高頻轉閥的數(shù)學模型;建立了三通2D高頻轉閥控制單出桿液壓缸疲勞試驗系統(tǒng)的數(shù)學模型;建立了四通2D高頻轉閥的

4、數(shù)學模型;建立了四通2D高頻轉閥控制雙出桿液壓缸疲勞試驗系統(tǒng)的數(shù)學模型;研究了液壓動力機構諧振工況的工作過程。
　　2、對2D高頻轉閥結構進行了優(yōu)化研究。仿真模擬了2D高頻轉閥閥腔流場;研究了閥芯結構幾何形狀對閥芯軸向液動力的影響;研究了閥芯臺肩溝槽數(shù)對閥芯受到的液動力矩及軸向液動力的影響;研究了2D高頻轉閥閥口的氣穴現(xiàn)象。
　　3、對2D高頻轉閥控制液壓缸疲勞試驗系統(tǒng)進行了仿真研究。建立了2D高頻轉閥控制單出桿液壓缸疲勞試

5、驗系統(tǒng)仿真模型;建立了2D高頻轉閥控制雙出桿液壓缸疲勞試驗系統(tǒng)仿真模型;研究了2D高頻轉閥控制液壓缸疲勞試驗系統(tǒng)的諧振工況，包括阻尼特性研究、偏置量控制研究、變幅控制研究和變頻控制研究。
　　4、對2D高頻轉閥控制液壓缸疲勞試驗系統(tǒng)的諧振機理進行了研究。研究了2D高頻轉閥控制單出桿液壓缸和雙出桿液壓缸的諧振機理，并發(fā)現(xiàn)2D高頻轉閥與液壓缸之間連接管路的容積對系統(tǒng)變諧振頻率控制有較大影響，當管路體積系數(shù)超過50％時，活塞桿初始位置變

6、化對系統(tǒng)固有頻率變化的影響較小;另外，相同系統(tǒng)參數(shù)情況下，管路體積系數(shù)對雙出桿液壓缸疲勞試驗系統(tǒng)固有頻率影響較大。
　　5、搭建了2D高頻轉閥控制單出桿液壓缸疲勞試驗機和2D高頻轉閥控制雙出桿液壓缸疲勞試驗機。試驗研究了單出桿液壓缸試驗機，選取活塞桿初始位置在5mm、10mm、40mm、45mm、95mm和145mm時進行載荷力掃頻試驗，測得諧振頻率分別是922Hz、870Hz、845Hz、768Hz、742Hz和718Hz，并測

7、取了初始位置在10mm、40mm、95mm和145mm時系統(tǒng)流量;通過2D高頻轉閥閥口軸向開度來控制載荷力幅值，并選取活塞桿初始位置為5mm、10mm、40mm、95mm和145mm時進行載荷力幅值掃頻測試。試驗研究了雙出桿液壓缸試驗機，選取活塞桿初始位置在2mm、3mm、6.5mm、10mm、13.5mm、16mm和18mm時進行載荷力掃頻試驗，測得諧振頻率分別是1011Hz、998Hz、979Hz、949Hz、973Hz、992Hz