[發明專利]一種振動時效效果的在線定量化評價系統及方法

有效

• 申請號: 201610272772.X
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105861811B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 顧邦平;胡雄;嚴小蘭;賴金濤;張帆;湯志鵬;張偉
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;C22F3/00;G06F19/00
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技術領域

本發明涉及振動時效技術領域，特指一種振動時效效果的在線定量化評價系統及方法。

技術背景

振動時效效果的評價是振動時效技術領域研究的關鍵問題之一，所謂振動時效效果是指振動時效消除殘余應力的效果。目前振動時效效果的評價方法主要包括：參數曲線法、殘余應力測量法和精度穩定性檢測法。

(1)參數曲線法：參數曲線法是根據振動時效過程中參數發生有規律的變化現象總結出來的，能夠對振動時效技術的效果進行在線定性評價，所用的評價準則主要包括：振動時效處理后掃頻曲線的共振峰值比振動時效處理前升高；振動時效處理后掃頻曲線的共振頻率比振動時效處理前降低；振動時效處理后掃頻曲線的帶寬比振動時效處理前變窄。參數曲線法雖然是一種在線、直觀、快速便捷的方法，但是這種方法只能對振動時效的效果進行定性的描述，而不能給出定量化的評價結果。(2)殘余應力測量法：為了準確的評價振動時效技術消除殘余應力的效果，就需要準確地評估構件振動時效前后的殘余應力，然而構件內部的殘余應力分布情況，特別是一些復雜構件內部殘余應力的分布狀態，很難采用理論計算的方法進行分析求解，所以采用實驗測量的方法評估構件內部的殘余應力具有非常重要的現實意義。目前殘余應力的實驗測量方法主要包括無損的物理測量法和有損的機械測量法，能夠離線的評估構件振動時效處理前后的殘余應力。殘余應力測量法屬于離線的評價方法，只能在振動時效過程結束后對振動時效效果進行評價。(3)精度穩定性檢測法：精度穩定性檢測法是通過檢測構件振動時效處理后的精度來評價振動時效技術的效果，能夠對振動時效技術的效果進行離線定性的評價，主要包括長期放置精度法、加動載荷后精度法等。長期放置精度法是將經過振動時效處理后的構件長期放置并且定期檢測構件的尺寸穩定性，具體操作流程是在放置15天時第一次檢測，以后每隔30天檢測一次，總的放置時間應該在半年以上；加動載荷后精度法是檢測經過振動時效處理后的構件在動載荷作用后的尺寸精度的變化量。精度穩定性檢測法也屬于離線、定性的評價方法，并且這種方法需要的評估周期很長。綜上所述，我們不難發現這些方法雖然能夠對振動時效的效果進行定性或定量的評價，但是都無法對振動時效的效果進行在線定量化評價。

發明內容

為了克服現有振動時效效果的評價方法無法實現振動時效效果在線定量化評價的不足，本發明提出一種振動時效效果的在線定量化評價系統及方法。

振動時效效果的在線定量化評價系統，包括上位機系統、信號發生器、驅動器、激振器、加速度傳感器、電荷放大器、示波器、支撐裝置；工件與激振器固定連接，并且采用具有彈性的支撐裝置對工件進行支撐；上位機系統控制信號發生器輸出幅值和頻率均獨立且連續可調的正弦激振信號；信號發生器輸出的正弦激振信號經由驅動器輸入激振器，從而驅動激振器產生振動；加速度傳感器安裝在工件上，加速度傳感器的輸出端與電荷放大器的輸入通道連接，電荷放大器的輸出通道與示波器連接，示波器與上位機系統連接。

上位機系統包括獲取振動時效的激振頻率f(kHz)的激振頻率f獲取模塊，獲取振動時效的激振時間t(min)的激振時間t獲取模塊，獲取示波器顯示的電壓波形的電壓波形獲取模塊，從電壓波形中獲取電壓峰值U(V)的電壓提取模塊，將電壓峰值轉換為輸出的加速度振級a(ms^-2)的振級a轉換模塊，將輸出的加速度振級a轉換為振動時效的激振幅值A(μm)的激振幅值A轉換模塊，將激振頻率f、激振幅值A、激振時間t進行無量綱處理的無量綱處理模塊，以及振動時效效果F與無量綱激振頻率無量綱激振幅值無量綱激振時間之間的相互關系設置模塊。

振級轉換模塊中預設有加速度傳感器的靈敏度值s(pC/ms^-2)，電荷放大器輸入通道的靈敏度系數S(pC/Unit)，放大系數K(Unit/V)；輸出的加速度振級與電壓峰值之間的轉換關系為：輸出的加速度振級與激振幅值之間的轉換關系為：無量綱處理模塊中預設有激振頻率f與無量綱激振頻率之間的轉換關系激振幅值A與無量綱激振幅值之間的轉換關系以及激振時間t與無量綱激振時間之間的轉換關系其中f₀為1kHz，A₀為1μm、t₀為1min。

進一步，加速度傳感器為壓電式加速度傳感器。

進一步，支撐裝置為彈性元件。

振動時效效果的在線定量化評價方法包括以下步驟：