[發明專利]一種熱振復合殘余應力調控工藝參數的優化方法

有效

• 申請號: 202011007489.7
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN111979407B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 張以都;宋和川;吳瓊;高瀚君
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;C21D11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種熱振復合殘余應力調控工藝參數的優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

(a)選取工件上n個典型點位，同時給出點位的初始殘余應力σ_i(i＝1,2,3…,n)；

(b)根據步驟(a)得到的初始殘余應力，同時結合工件的結構形狀、尺寸大小以及重量特征，選取工件的主振型模式，確定工件支撐方式、支撐位置以及激振位置；

(c)根據步驟(b)得到的工件支撐方式、支撐位置以及激振位置，基于工件材料特性，通過查閱文獻或依據相關經驗，同時考慮熱振復合工藝設備能力，收集確定熱振復合殘余應力調控工藝參數范圍，主要包括：激振力最大值F_max與最小值F_min、激振頻率最大值f_max與最小值f_min、時效溫度最大值T_max與最小值T_min、激振時間最大值t_Vmax與最小值t_Vmin、保溫時間最大值t_Tmax與最小值t_Tmin；

(d)設定目標函數初始值G₀，定義激振力F并初始化，尋優步長ΔF，設定激振力尋優中間過程參數k₁，并令k₁＝0；

(e)令F＝F_min+k₁ΔF；

(f)定義激振頻率f并初始化，尋優步長Δf，設定激振頻率尋優中間過程參數k₂，并令k₂＝0；

(g)令f＝f_min+k₂Δf；

(h)定義時效溫度T并初始化，尋優步長ΔT，設定時效溫度尋優中間過程參數k₃，并令k₃＝0；

(i)令T＝T_min+k₃ΔT；

(j)定義激振時間t_V并初始化，尋優步長Δt_V，設定激振時間尋優中間過程參數k₄，并令k₄＝0；

(k)令t_V＝t_Vmin+k₄Δt_V；

(l)定義保溫時間t_T并初始化，尋優步長Δt_T，設定保溫時間尋優中間過程參數k₅，并令k₅＝0；

(m)令t_T＝t_Tmin+k₅Δt_T；

(n)計算當前工藝參數下工件經過熱振復合工藝調控后典型點位的殘余應力消減率η_i；

(o)判斷約束不等式是否成立？如果成立，轉入步驟(p)，否則直接轉入步驟(r)；

(p)計算當前工藝參數下殘余應力調控效果綜合評定的優化目標函數G，其表達式為：

式中，σ′_i—工件經過熱振復合調控后典型點位的殘余應力，σ′_i＝σ_i(1-η_i)，MPa；

σ′_imin—工件經過熱振復合調控后典型點位殘余應力的最小值，MPa；

σ′_imax—工件經過熱振復合調控后典型點位殘余應力的最大值，MPa；

—工件經過熱振復合調控后典型點位殘余應力的平均值，MPa；

λ₁,λ₂,λ₃—加權系數，其中0≤λ₁≤1，0≤λ₂≤1，0≤λ₃≤1且λ₁+λ₂+λ₃＝1，各值大小可以根據工件殘余應力調控對各項指標參數的不同需求在一定范圍內進行適當調整；

需要說明的是，優化目標函數G的值越小越好；公式(1)中代表調控后殘余應力的消減率指標，(最大值與最小值之差無量綱化)與(標準差無量綱化)代表調控后殘余應力的均勻性指標，且需要保證σ′_imax²+σ′_imin²與的值不為零；

(q)判斷不等式G＜G₀是否成立？如果成立，則令G₀＝G，激振力F_y＝F，激振頻率f_y＝f，時效溫度T_y＝T，激振時間t_Vy＝t_V，保溫時間t_Ty＝t_T，轉入步驟(r)，否則，直接轉入步驟(r)；

(r)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k₅＝k₅+1，轉入步驟(m)，否則轉入步驟(s)；

(s)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k₄＝k₄+1，轉入步驟(k)，否則轉入步驟(t)；

(t)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k₃＝k₃+1，轉入步驟(i)，否則轉入步驟(u)；

(u)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k₂＝k₂+1，轉入步驟(g)，否則轉入步驟(v)；

(v)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k₁＝k₁+1，轉入步驟(e)，否則轉入步驟(w)；

(w)輸出工件熱振復合殘余應力調控工藝最優激振力F_y，最優激振頻率f_y，最優時效溫度T_y，最優激振時間t_Vy，最優保溫時間t_Ty。