[發(fā)明專利]一種綠色智能振動時效系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811050251.5
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109182728B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧邦平;吳辰宇;嚴(yán)小蘭;胡雄
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;G06F30/23
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.使用一種綠色智能振動時效系統(tǒng)進(jìn)行振動時效處理的方法，所述的綠色智能振動時效系統(tǒng)包括上位機(jī)系統(tǒng)、信號發(fā)生器、驅(qū)動器、激振器、應(yīng)變傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀、加速度傳感器、電荷放大器、示波器、數(shù)據(jù)采集卡、支撐裝置；激振器固定在構(gòu)件表面，構(gòu)件采用具有彈性的支撐裝置進(jìn)行支撐；上位機(jī)系統(tǒng)控制信號發(fā)生器輸出幅值和頻率均獨(dú)立且連續(xù)可調(diào)的正弦激振信號；信號發(fā)生器輸出的正弦激振信號經(jīng)由驅(qū)動器輸入到激振器，驅(qū)動激振器產(chǎn)生振動；加速度傳感器安裝在構(gòu)件上，加速度傳感器的輸出端與電荷放大器的輸入端連接，電荷放大器的輸出端與示波器的輸入端連接，示波器的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接；應(yīng)變傳感器粘貼在構(gòu)件上，且應(yīng)變傳感器的引出線與動態(tài)應(yīng)變儀的輸入端連接，動態(tài)應(yīng)變儀的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端連接；數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與上位機(jī)系統(tǒng)連接，其特征在于方法按照如下步驟進(jìn)行：

(1)、上位機(jī)系統(tǒng)中預(yù)先安裝好有限元數(shù)值模擬軟件，采用有限元數(shù)值模擬軟件建立構(gòu)件的三維有限元模型，模擬構(gòu)件的實(shí)際加工制造過程，得到構(gòu)件的表面殘余應(yīng)力分布狀態(tài)；對構(gòu)件進(jìn)行數(shù)值模態(tài)分析，得到構(gòu)件的各階應(yīng)變振型與固有頻率；

(2)、根據(jù)數(shù)值模擬分析得到的構(gòu)件表面殘余應(yīng)力分布狀態(tài)，確定構(gòu)件較大殘余應(yīng)力所在的區(qū)域；根據(jù)數(shù)值模態(tài)分析得到的構(gòu)件各階應(yīng)變振型，確定各階應(yīng)變振型較大應(yīng)變所在的區(qū)域；選取應(yīng)變振型較大應(yīng)變所在的區(qū)域與較大殘余應(yīng)力所在的區(qū)域一致時的應(yīng)變振型，作為振動時效處理時的有效振型，該應(yīng)變振型對應(yīng)的固有頻率作為掃頻處理時的參考頻率，并記作f_r(Hz)；

(3)、根據(jù)步驟(2)確定的有效振型，確定構(gòu)件的振動峰值與振動節(jié)點(diǎn)所在的位置；將激振器固定在構(gòu)件的振動峰值位置處；在構(gòu)件的振動節(jié)點(diǎn)處采用具有彈性的支撐裝置對構(gòu)件進(jìn)行支撐，以便激振器對構(gòu)件進(jìn)行激振；將加速度傳感器安裝在構(gòu)件較大殘余應(yīng)力所在的區(qū)域；將應(yīng)變傳感器粘貼在構(gòu)件較大殘余應(yīng)力所在的區(qū)域；接通信號連線；接通電源；

(4)、在構(gòu)件彈性模量設(shè)置模塊中設(shè)置構(gòu)件的彈性模量E(GPa)；應(yīng)變波形獲取模塊獲取動態(tài)應(yīng)變儀采集到的應(yīng)變波形；應(yīng)變峰值提取模塊從應(yīng)變波形中提取應(yīng)變峰值ε(με)；激振動應(yīng)力的動應(yīng)力轉(zhuǎn)換模塊中輸出的激振動應(yīng)力與應(yīng)變峰值的轉(zhuǎn)換關(guān)系為并通過上位機(jī)系統(tǒng)中的顯示界面顯示給用戶；

(5)、根據(jù)步驟(2)確定的參考頻率f_r(Hz)，確定0.8f_r(Hz)作為掃頻振動的初始激振頻率，開始對構(gòu)件進(jìn)行掃頻振動，得到構(gòu)件振動幅值最大的頻率作為振動時效處理時的激振頻率f；

(6)、對構(gòu)件在確定的激振頻率f下進(jìn)行定頻振動時效處理，根據(jù)步驟(1)數(shù)值模擬分析得到的構(gòu)件表面殘余應(yīng)力分布狀態(tài)與步驟(4)測試得到的作用在構(gòu)件上的激振動應(yīng)力，確定構(gòu)件振動時效處理時的激振動應(yīng)力；

(7)、對構(gòu)件在確定的激振頻率f下進(jìn)行定頻振動時效處理時，以Δt時間為間隔，獲取應(yīng)變信號的峰值，當(dāng)應(yīng)變信號的峰值保持不變時，切斷電源，停止對構(gòu)件進(jìn)行振動時效處理。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：上位機(jī)系統(tǒng)包括獲取動態(tài)應(yīng)變儀采集到的應(yīng)變波形的應(yīng)變波形獲取模塊，從應(yīng)變波形中提取應(yīng)變峰值ε(με)的應(yīng)變峰值提取模塊，將提取到的應(yīng)變峰值轉(zhuǎn)換為激振動應(yīng)力的動應(yīng)力轉(zhuǎn)換模塊，構(gòu)件彈性模量設(shè)置模塊，獲取示波器顯示的電壓波形的電壓波形獲取模塊，從電壓波形中提取電壓峰值U(V)的電壓峰值提取模塊。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：構(gòu)件彈性模量設(shè)置模塊中預(yù)設(shè)有構(gòu)件的彈性模量E(GPa)；激振動應(yīng)力與應(yīng)變峰值的轉(zhuǎn)換關(guān)系為其中σ_d為激振動應(yīng)力，激振動應(yīng)力通過上位機(jī)系統(tǒng)中的顯示界面顯示給用戶。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：支撐裝置為彈性元件。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：加速度傳感器為壓電式加速度傳感器。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的有限元數(shù)值模擬軟件為ANSYS有限元軟件。