高频振动时效的机理与实验研究

针对目前振动时效的研究仅局限于低频激振的现状,研究了高频激振条件下材料内部残余应力的变化规律.采用微观动力学理论,将构件内部材料颗粒间的关系视为多自由度有阻尼振动系统,分析了构件在发生高频共振时残余应力消除的过程;通过低阶模态振型和高阶模态振型的对比分析,研究了高频振动时效在应力均化方面的作用.通过实验验证高频振动时效的可行性,并对比了不同频率激振条件下残余应力的消除和均化结果.结果表明,高频振动时效在消除残余应力及振后构件整体应力均化方面具有较好的效果.

对振动时效三个主要参数的探讨

对振动时效工艺参数的确定方法 ,进行了理论上的比较研究。根据工程力学和振动力学理论 ,振动时效动应力的选择应考虑构件在高频振动时的屈服强度的变化 ,振动频率应考虑残余应力的分布状态和构件的振型 。

高频振动能量放大装置的优化设计与实验研究

为了提高高频振动时效消除残余应力的效果,优化设计一种高频振动能量放大装置。采用正交实验法结合ANSYS有限元软件,以振幅放大倍数和振幅均匀性评价因子为目标函数,结构尺寸参数为设计变量,对高频振动能量放大装置进行优化设计。通过实验研究高频振动能量放大装置的应用对高频振动时效消除AISI 1045钢淬火试样残余应力的影响;结果表明:高频振动能量放大装置的振幅放大倍数可以达到7.30、振幅均匀性评价因子可以低至0.68;高频振动能量放大装置能够显著的放大电磁式激振器的输出振幅,同时能够输出相对均匀的振幅;高频振动能量放大装置的应用显著的提高了高频振动时效消除残余应力的效果;基于正交实验法结合ANSYS有限元软件进行高频振动能量放大装置的优化设计,可以减少设计方案的数目,提高设计的效率,具有工程应用价值。

内燃机曲轴振动时效工艺分析与装置设计

分析了振动时效处理消除曲轴残余应力效果不好的原因,以某型号内燃机曲轴为研究对象,设计了新的工艺和装置,对采用该工艺的振动时效处理装置进行计算机仿真。分析结果表明,该工艺和装置能够在偏心激振器的激振频率范围内使曲轴产生共振,可有效消除曲轴的残余应力,对大批量曲轴生产中振动时效工艺的制定提供了一定的理论依据,具有一定工程意义。

基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法与实验研究

为了获得较为理想的振动时效效果,提出基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法。采用ANSYS有限元软件,对构件进行数值模态分析,通过分析应变振型和残余应力的分布规律,确定了基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法和步骤,并在此基础上进行了振动时效的实验研究,验证该方法的提出对振动时效效果改善的有效性。结果表明:对于激振频率的选择应以构件表面的残余应力分布为依据,共振应变函数ψr为准则;通过该方法合理选择振动时效的激振频率,能够获得较为理想的振动时效效果。基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法的提出,为振动时效激振频率的确定提供了技术思路,改善了振动时效的效果,具有一定的工程应用价值。

7075铝合金残余应力与机械载荷交互作用的试验研究

振动时效是一种能有效降低残余应力的工艺技术,但是工件在振动时效过程中微观组织和宏观力学性能都会发生变化。通过激振器和试验机两种装置研究7075高强铝合金板的振动时效发现,残余应力的松弛也伴随着材料力学性能的下降。断口扫描电镜分析表明,杂质相和第二相粒子造成的组织缺陷是疲劳性能降低的主要原因,但两种情况下略有不同。结果认为振动时效除了应合理选择动应力,激振频率对材料残余应力松弛与力学性能也有重要影响,疲劳累积损伤理论是另一重要影响因素。

高频激振时效技术的研究

常规振动时效的大振幅常常会导致被处理工件的疲劳损伤,这一点局限了其推广和应用。本文探讨了一种微幅激振时效的新方法,即高频激振时效法。主要研究内容包括:高频激振时效的机理,高频激振时效装置以及高频激振时效结果的金相分析。实验研究及金相分析结果表明,高频激振时效技术是一种有效的振动时效新方法。

基于多元函数逼近的高频振动时效工艺参数研究

为揭示工艺参数独立作用和交互作用对高频振动时效效果的影响规律,提出基于多元函数逼近的高频振动时效工艺参数研究方法。基于多元函数逼近法建立高频振动时效效果与工艺参数之间的定量化函数模型,给出定量化函数模型的实验构建方法,并基于实验数据构建定量化函数模型,在此基础上研究独立工艺参数和工艺参数的交互作用对高频振动时效效果的影响。结果表明:单个工艺参数独立作用时,高频振动时效效果受到激振频率的影响最大,其次是激振振幅;工艺参数交互作用时,高频振动时效效果受激振频率和激振振幅的交互作用的影响最大,其次是激振频率和激振时间的交互作用。基于多元函数逼近的高频振动时效工艺参数研究方法的提出,为揭示工艺参数独立作用和交互作用对高频振动时效效果的影响提供了技术思路,同时为高频振动时效工艺参数的制定提供了参考,具有一定的工程应用价值。

频谱谐波振动和超声波冲击处理消除铝合金焊接残余应力的研究

采用频谱谐波振动时效法和超声波冲击处理法对铝合金型材焊接件进行了消除残余应力的处理试验,测定了处理前后的残余应力及其分布。结果表明,频谱谐振法和超声冲击法均具有较好的残余应力消除效果,其中经频谱谐振处理后残余应力均匀化率可达50%以上,适合大型焊接结构的整体去应力处理。而超声冲击法更适于消除焊缝及近缝区等局部区域的残余拉应力,残余拉应力消除率可达60%,将此两种方法联合使用可实现残余应力消除效果的最大化。铝合金接头经频谱谐振和超声冲击处理后,其拉伸和弯曲性能符合标准规定的要求,超声冲击处理的接头疲劳强度也接近于频谱谐振时效的接头。

频谱谐振处理对铝合金焊接残余应力的影响

A7N01铝合金具有较高的应力腐蚀裂纹敏感性,为消除或降低铝合金焊接结构的残余拉应力,抑制应力腐蚀裂纹的形成,对7N01铝合金型材焊接部件进行频谱谐波振动消除残余应力处理试验,并采用X射线法测量处理前后的残余应力及分布。结果表明,在本试验条件下,频谱谐波振动时效法具有较好的消除残余拉应力效果,尤其是残余应力的均匀化效果明显,适合于大型焊接结构的整体消应力处理。同时,频谱谐振处理对焊接接头的拉伸、弯曲和疲劳性能影响不大,都满足标准要求。

激振频率对焊接残余应力的影响

系统研究了不同激振频率对焊接残余应力降低程度的影响.以等厚矩形低碳钢板焊接件为典型试件,利用试验模态分析技术测定试件的固有频率和振型,分别采用不同频率激励试件振动,并用盲孔应力释放法测定振动前后试件焊接残余应力,结果表明:激振频率不同,焊接残余应力的降低程度不同;以试件的固有频率振动时降低应力幅度比非固有频率大,低阶固有频率的振动降低应力幅度比高阶固有频率大;试件残余应力降低幅度随激振频率变化的趋势与试件幅频特性曲线的变化趋势表现出一定的相似性.同时,试件的振型对焊接残余应力的降低幅度也有较大影响.

优化铸件振动时效激振频率参数的研究

针对目前国内外铸件振动时效(VSR)研究中存在的问题,以梳棉机盖板为典型试件,分别利用试验模态分析技术和X射线衍射应力测量法测定试件的固有频率和宏观残余应力,较系统地研究了不同激振频率对铸造残余应力降低程度的影响.得出铸件宏观残余应力随激振频率变化的规律:激振频率不同,铸件残余应力降低程度不同,用铸件的固有频率激振可有效降低其宏观残余应力,用低阶固有频率激振降低残余应力的效果比用高阶固有频率好.设计铸件振动时效激振参数时,应优先选用铸件的低阶固有频率.

基于振型的焊接件振动时效激振频率优化

以双缝普通电弧焊矩形薄板为典型试件,系统研究了用不同振型对应频率激振时焊接件残余应力降低的幅度。结果表明:试件振型对振动时效激振频率的选择有影响,采用固有振型对应频率激振,试件焊接残余应力降低效果比采用非固有振型效果明显;对于矩形板状焊接件,沿着焊缝方向的低阶固有弯曲振型对应的焊接残余应力消除率最大,一般优先选用具有均匀位移变形的简单振型对应频率对试件进行激振。

线性弹簧组合式振动时效装置的3次超谐共振特性分析

超谐共振式振动时效是解决高频率工件共振问题的一种有效方法,但非线性弹簧制造工艺复杂,非线性参数不可调节、难控制等因素限制了超谐共振式振动时效装置的应用发展。基于这些问题,提出利用线性弹簧组合来实现超谐共振,设计一种线性弹簧组合振动装置,在此基础上就线性弹簧组合非线性弹力特性进行分析,利用多尺度理论求得该系统3次超谐振动响应特性,借助有限元模型进行3次超谐振动对高频率工件激励的仿真实验分析。结果表明线性弹簧组合系统在垂直方向可以产生3次超谐振动,并实现了高频率工件主共振。这些研究成果进一步推进超谐共振式振动时效技术。

振动时效激振频率选择的探讨

振动时效激振频率的选择应综合考虑残余应力的集中程度、振动时效后残余应力分布及降低程度。对于结构简单,残余应力集中的构件,振动时效后要得到较低的残余应力状态,应选用较大的激振力,较低的激振频率。对于结构复杂,残余应力不集中的构件,宜采用较低的激振力和较高的振动频率。

频谱谐波振动时效技术在切割机底座中的应用

应用频谱谐波技术对切割机的底座进行了振动时效处理,并采用金属磁记忆应力检测法测试了工件振动时效前后的残余应力。结果表明,频谱谐波振动时效技术能够有效降低并均化底座的残余应力,可广泛用于大型铸件残余应力的消除。

频谱谐波时效在旋挖钻机桅杆上的应用研究

振动时效消除残余应力是采用机械方法调整残余应力的一种工艺,其中频谱谐波振动时效技术通过对工件进行频谱分析,优选出对消除工件残余应力效果最佳的5种不同振型的谐波频率进行时效处理,达到多维消除残余应力和提高尺寸精度稳定性的目的。本文应用频谱谐波技术对旋挖钻机的桅杆进行了振动时效处理,并采用盲孔应力释放法测试了工件振动时效前后的残余应力。结果表明,频谱谐波振动时效技术能够有效降低并均化桅杆的残余应力,可广泛用于大型焊接构件的消除残余应力处理。

硫化机全焊接横梁振动时效数值分析

采用ANSYS有限元分析软件,通过模态分析和谐响应分析,对1665型双模定型硫化机全焊接横梁的振动时效工艺关键参数(激振力、激振频率及激振点等)进行预测。由模态分析可知,横梁前10阶振动4个优选固有频率中318Hz的波浪振型较为合理,并据此确定其激振点。通过谐响应分析获得一定激振频率、不同激振力时横梁所受最大动应力分布,并根据国家标准确定激振力取值范围为[300,690]kN。

频谱谐波振动时效消除应力技术的应用研究

分析并讨论了频谱谐波时效消除应力技术的基本原理,通过频谱谐波时效消除应力与传统的热处理时效工艺的对比工艺试验,验证了频谱谐波时效铝合金零件加工中的消除应力控制变形的有效性,对于高强铝合金小型薄壁结构件和大型结构件,效果优于热处理时效消除应力,并给出了频谱谐波时效消除应力技术在航天器大型铸件、精密零部件、大型零部件加工中的应用实例。

振动时效衍生新型工艺技术特点与应用

针对几种基于振动时效原理衍生出的新型技术,从其基本原理出发,分析了各自技术优势与特点,介绍了当前应用进展。