[發(fā)明專利]一種激光噴丸強化效果監(jiān)測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110678982.X
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113312825B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李毓洲;張永康;郭小軍;單曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 劉思言

1.一種激光噴丸強化效果監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據(jù)待處理的零件及其工作條件進行有限元軟件仿真，以建立所述待處理的零件的動力學(xué)模型，對所述動力學(xué)模型進行振動模態(tài)分析，從而通過仿真計算得到所述待處理的零件的振動模態(tài)特性；

S2、根據(jù)所述待處理的零件的材料特性和幾何特性利用有限元軟件建立所述待處理的零件的有限元幾何模型，根據(jù)所述待處理的零件的工作載荷條件，獲得所述待處理的零件的危險工作區(qū)域和初始共振條件，所述初始共振條件包括共振固有頻率和共振節(jié)點線；

S3、在有限元軟件中，對所述有限元幾何模型進行激光噴丸的物理過程及動力學(xué)仿真，從而獲得所述激光噴丸的仿真加工參數(shù)和輸出參量；

S4、通過步驟S3對所述仿真加工參數(shù)和所述輸出參量迭代計算，并擬合得到仿真加工參數(shù)和所述輸出參量的函數(shù)關(guān)系；

S5、根據(jù)所述危險工作區(qū)域和初始共振條件以及基于擬合得到的所述仿真加工參數(shù)和所述輸出參量的函數(shù)關(guān)系，確定第一激光噴丸策略，以使得根據(jù)所述第一激光噴丸策略在所述危險工作區(qū)域施加激光噴丸載荷，從而改變所述危險工作區(qū)域的共振條件，以避免所述危險工作區(qū)域發(fā)生共振引發(fā)的失效；所述第一激光噴丸策略包括激光噴丸區(qū)域和激光噴丸的加工參數(shù)；

S6、在有限元軟件中，對所述第一激光噴丸策略進行仿真計算，從而得到所述危險工作區(qū)域的新共振條件，將所述新共振條件和所述初始共振條件進行差別比較，根據(jù)差別比較結(jié)果判斷所述第一激光噴丸策略是否符合第一預(yù)設(shè)設(shè)計要求，若上述判斷為符合，則執(zhí)行步驟S7，若上述判斷為不符合，則轉(zhuǎn)至步驟S5，從而重新確定所述第一激光噴丸策略，以此迭代處理，直至所述第一激光噴丸策略符合所述第一預(yù)設(shè)設(shè)計要求；

S7、根據(jù)所述第一激光噴丸策略控制激光噴丸設(shè)備對所述待處理的零件進行激光噴丸處理；

S8、基于振動響應(yīng)技術(shù)對經(jīng)激光噴丸處理后的所述待處理的零件進行測量，得到相應(yīng)的真實測量值，所述真實測量值包括固有頻率、各階共振頻率以及所述危險工作區(qū)域的共振節(jié)點線變化量；

S9、將所述真實測量值與所述振動模態(tài)特性進行對比分析，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果進行數(shù)據(jù)插值處理，以獲得第二激光噴丸策略；

S10、根據(jù)步驟S7～S8從而將根據(jù)所述第二激光噴丸策略對所述待處理的零件進行激光噴丸處理，從而得到相應(yīng)的真實測量值，將所述真實測量值與所述初始共振條件進行差別比較，根據(jù)差別比較結(jié)果判斷所述第二激光噴丸策略是否符合第二預(yù)設(shè)設(shè)計要求，若上述判斷為符合，則輸出相應(yīng)的激光噴丸策略作為最佳激光噴丸策略，若上述判斷為不符合，則轉(zhuǎn)至步驟S9，以此進行迭代處理，直至所述第二激光噴丸策略符合所述第二預(yù)設(shè)設(shè)計要求。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光噴丸強化效果監(jiān)測方法，其特征在于，所述激光噴丸的加工參數(shù)包括激光能量、光斑形狀、光斑尺寸、光斑搭接率、涂水層厚度、激光噴丸掃描路徑、激光噴丸次數(shù)、激光器發(fā)射激光時序系列。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光噴丸強化效果監(jiān)測方法，其特征在于，步驟S4中的仿真加工參數(shù)和所述輸出參量的函數(shù)關(guān)系包括：仿真加工參數(shù)與殘余壓應(yīng)力層的函數(shù)關(guān)系、仿真加工參數(shù)與殘余壓應(yīng)力分布的函數(shù)關(guān)系、以及仿真加工參數(shù)與固有共振頻率的函數(shù)關(guān)系。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光噴丸強化效果監(jiān)測方法，其特征在于，步驟S7具體包括：

S701、將所述待處理的零件夾持于夾持機器人的工具夾持末端，基于所述第一激光噴丸策略編寫所述夾持機器人的運動路徑程序；

S702、根據(jù)所述第一激光噴丸策略確定所述激光噴丸設(shè)備輸出的激光噴丸的加工參數(shù)；

S703、根據(jù)所述激光噴丸的加工參數(shù)控制所述激光噴丸設(shè)備對所述待處理的零件進行激光噴丸處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光噴丸強化效果監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟S703之前包括：根據(jù)所述第一激光噴丸策略編寫涂水機器人的涂水軌跡程序，以實現(xiàn)所述涂水機器人與所述夾持機器人協(xié)同聯(lián)動，所述涂水機器人用于對所述待處理的零件進行噴水。