[发明专利]一种基于声发射技术的振动时效激振频率确定系统及方法

摘要

基于声发射技术的振动时效激振频率确定系统，包括上位机系统、任意波形发生卡、驱动器、激振器、声发射传感器、前置放大器、主放大器、加速度传感器、电荷放大器、示波器、数据采集卡、支撑装置；上位机系统包括有限元数值模拟模块，优选的激振频率确定模块，电压信号获取模块，电压峰值获取模块，电压峰值阈值设置模块，声发射信号获取模块，声发射信号特征获取模块。基于声发射技术的振动时效激振频率确定方法其特征在于：数值模拟分析；确定优选的激振频率；获取声发射信号的特征；从优选的激振频率中确定用于动时效处理的激振频率。本发明具有能够根据构件表面残余应力分布状态和振动时效微观机制确定振动时效激振频率的优点。

主权项

1.使用一种基于声发射技术的振动时效激振频率确定系统确定振动时效激振频率的方法，所述的基于声发射技术的振动时效激振频率确定系统包括上位机系统、任意波形发生卡、驱动器、激振器、声发射传感器、前置放大器、主放大器、加速度传感器、电荷放大器、示波器、数据采集卡、支撑装置；激振器固定在构件表面，构件采用具有弹性的支撑装置进行支撑；上位机系统控制任意波形发生卡输出的激振信号经由驱动器输入到激振器，进而驱动激振器产生振动；声发射传感器安装在构件上，声发射传感器与前置放大器的输入端连接，前置放大器的输出端与主放大器的输入端连接，主放大器的输出端与数据采集卡的输入端连接；加速度传感器安装在构件上，加速度传感器与电荷放大器的输入端连接，电荷放大器的输出端与数据采集卡的输入端连接；数据采集卡的输出端与上位机系统连接，其特征在于方法按照如下步骤进行：(1)、将构件与激振器固定连接；采用具有弹性的支撑装置对构件进行支撑，以便激振器对构件进行激振；接通信号连线，接通电源；(2)、启动有限元数值模拟模块中安装的ANSYS有限元软件；采用ANSYS有限元软件建立构件的三维有限元模型，模拟构件的实际加工制造过程，得到构件的表面残余应力分布状态；对构件进行数值模态分析，得到构件的各阶固有频率、各阶谐波频率以及与各阶固有频率、各阶谐波频率所对应的振型；确定每一阶振型上振动能量分布较大的区域；优选的激振频率确定模块根据构件的表面残余应力分布状态，确定出峰值残余应力分布区域与振动能量分布较大区域相一致的振型，该振型对应的频率即为优选出的振动时效激振频率fi，i＝1,2,…,n，其中n为正整数，为优选出的一组激振频率的个数；(3)、分别在优选出的激振频率fi下进行振动时效处理，i＝1,2,…,n，其中n为正整数，为优选出的一组激振频率的个数；加速度传感器将采集到的构件振动信号通过电荷放大器转换为电压信号；上位机系统中的电压信号获取模块获取数据采集卡采集的电压信号；上位机系统中的电压峰值获取模块获取电压信号的电压峰值Ui，i＝1,2,…,n，其中n为正整数，为优选出的一组激振频率的个数；当获取的电压峰值Ui与上位机系统中的电压峰值阈值设置模块中设置的电压峰值阈值Ul一致时，上位机系统中的声发射信号获取模块控制数据采集卡开始采集声发射信号，采集时间为Δt；(4)、上位机系统中的声发射信号特征获取模块分别对在优选出的激振频率fi下进行振动时效处理时获取的声发射信号进行特征获取，并将获取到的声发射信号的有效值电压记为RMSi，i＝1,2,…,n，其中n为正整数，为优选出的一组激振频率的个数；选取声发射信号的有效值电压RMS最大时的频率作为振动时效处理的激振频率。