[發明專利]一種綠色智能振動時效系統及方法

有效

• 申請號: 201811050251.5
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109182728B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 顧邦平;吳辰宇;嚴小蘭;胡雄
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 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

綠色智能振動時效系統，包括上位機系統、信號發生器、驅動器、激振器、應變傳感器、動態應變儀、加速度傳感器、電荷放大器、示波器、數據采集卡、支撐裝置；激振器固定在構件表面，構件采用具有彈性的支撐裝置進行支撐；上位機系統包括應變波形獲取模塊，應變峰值提取模塊，動應力轉換模塊，構件彈性模量設置模塊，電壓波形獲取模塊和電壓峰值提取模塊。綠色智能振動時效方法包括數值模擬分析；確定有效振型與參考頻率；將構件與激振器固定連接，對構件進行彈性支撐；得到激振動應力轉換方法；確定激振頻率；確定激振動應力；確定激振時間。本發明具有能夠提高振動時效系統的智能化水平以及獲得理想的振動時效消除殘余應力的效果的優點。

技術領域

本發明涉及振動時效技術領域，特指一種綠色智能振動時效系統及方法。

技術背景

如何消除構件加工制造過程中的殘余應力是機械制造工業領域中的一項重要研究課題。傳統的殘余應力消除方法主要是熱時效技術，然而熱時效技術在應用時存在的不足主要包括能耗高、時效處理時間長、熱處理設備昂貴、不易于現場操作、容易造成環境污染。振動時效技術具有處理效果好、處理時間短、環境污染小、能耗低、易于現場操作等特點，屬于高效節能綠色環保的時效處理技術；在二十一世紀振動時效技術具備了取代傳統熱時效技術的可能。因此，對振動時效技術開展研究具有重要的理論意義和工程應用價值。然而目前振動時效系統智能化水平低，降低了振動時效處理的效率。此外，目前市場上應用的振動時效系統采用的是傳統的掃頻法確定振動時效的激振頻率，并未考慮構件的殘余應力分布狀態，這樣確定的振動時效激振頻率，不利于獲得理想的振動時效消除殘余應力的效果。對于激振動應力的確定主要是依據宏觀機理進行展開的，即激振器產生的動應力的幅值與殘余應力之和應大于時效構件的屈服強度，而動應力的幅值應小于構件的疲勞極限。在開展振動時效實驗時，通常采用構件的加速度振級來評估作用在構件上的激振動應力。雖然加速度振級能夠用來表征作用在構件上的振動能量的大小，但是無法通過加速度振級直接得出作用在構件上的激振動應力。對于激振時間的確定主要是按時效構件的重量或者按時效構件振動時效處理過程中的振動響應，當加速度曲線出現上升后變平、上升后下降然后變平等現象后在持續振動時效處理3～5min即可，一般累計振動時效處理的時間不應超過40min。

綜上所述，采用現有的振動時效系統對構件開展振動時效處理時，對于工藝參數的制定還存在著較大的主觀性，主要是依靠經驗來確定具體的工藝參數值，這樣必然會導致振動時效技術在應用中，經常會出現殘余應力消除效果不理想的情況，因此有必要對振動時效系統及方法開展進一步的研究。針對目前振動時效系統在應用時智能化水平低以及時效效果不理想的不足，本發明提出一種綠色智能振動時效系統及方法。

發明內容

針對目前振動時效系統在應用時智能化水平低以及時效效果不理想的不足，本發明提出一種綠色智能振動時效系統及方法，旨在為了提高振動時效系統的智能化水平以及獲得理想的振動時效消除殘余應力的效果。

綠色智能振動時效系統，包括上位機系統、信號發生器、驅動器、激振器、應變傳感器、動態應變儀、加速度傳感器、電荷放大器、示波器、數據采集卡、支撐裝置；激振器固定在構件表面，構件采用具有彈性的支撐裝置進行支撐；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到激振器，驅動激振器產生振動；加速度傳感器安裝在構件上，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據采集卡的輸入端連接；應變傳感器粘貼在構件上，且應變傳感器的引出線與動態應變儀的輸入端連接，動態應變儀的輸出端與數據采集卡的輸入端連接；數據采集卡的輸出端與上位機系統連接。

上位機系統包括獲取動態應變儀采集到的應變波形的應變波形獲取模塊，從應變波形中提取應變峰值ε(με)的應變峰值提取模塊，將提取到的應變峰值轉換為激振動應力的動應力轉換模塊，構件彈性模量設置模塊，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。