[发明专利]一种绿色智能振动时效系统及方法

摘要

绿色智能振动时效系统，包括上位机系统、信号发生器、驱动器、激振器、应变传感器、动态应变仪、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；上位机系统包括应变波形获取模块，应变峰值提取模块，动应力转换模块，构件弹性模量设置模块，电压波形获取模块和电压峰值提取模块。绿色智能振动时效方法包括数值模拟分析；确定有效振型与参考频率；将构件与激振器固定连接，对构件进行弹性支撑；得到激振动应力转换方法；确定激振频率；确定激振动应力；确定激振时间。本发明具有能够提高振动时效系统的智能化水平以及获得理想的振动时效消除残余应力的效果的优点。

主权项

1.使用一种绿色智能振动时效系统进行振动时效处理的方法，所述的绿色智能振动时效系统包括上位机系统、信号发生器、驱动器、激振器、应变传感器、动态应变仪、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；上位机系统控制信号发生器输出幅值和频率均独立且连续可调的正弦激振信号；信号发生器输出的正弦激振信号经由驱动器输入到激振器，驱动激振器产生振动；加速度传感器安装在构件上，加速度传感器的输出端与电荷放大器的输入端连接，电荷放大器的输出端与示波器的输入端连接，示波器的输出端与数据采集卡的输入端连接；应变传感器粘贴在构件上，且应变传感器的引出线与动态应变仪的输入端连接，动态应变仪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)、上位机系统中预先安装好有限元数值模拟软件，采用有限元数值模拟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，得到构件的各阶应变振型与固有频率；(2)、根据数值模拟分析得到的构件表面残余应力分布状态，确定构件较大残余应力所在的区域；根据数值模态分析得到的构件各阶应变振型，确定各阶应变振型较大应变所在的区域；选取应变振型较大应变所在的区域与较大残余应力所在的区域一致时的应变振型，作为振动时效处理时的有效振型，该应变振型对应的固有频率作为扫频处理时的参考频率，并记作fr(Hz)；(3)、根据步骤(2)确定的有效振型，确定构件的振动峰值与振动节点所在的位置；将激振器固定在构件的振动峰值位置处；在构件的振动节点处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；将加速度传感器安装在构件较大残余应力所在的区域；将应变传感器粘贴在构件较大残余应力所在的区域；接通信号连线；接通电源；(4)、在构件弹性模量设置模块中设置构件的弹性模量E(GPa)；应变波形获取模块获取动态应变仪采集到的应变波形；应变峰值提取模块从应变波形中提取应变峰值ε(με)；激振动应力的动应力转换模块中输出的激振动应力与应变峰值的转换关系为并通过上位机系统中的显示界面显示给用户；(5)、根据步骤(2)确定的参考频率fr(Hz)，确定0.8fr(Hz)作为扫频振动的初始激振频率，开始对构件进行扫频振动，得到构件振动幅值最大的频率作为振动时效处理时的激振频率f；(6)、对构件在确定的激振频率f下进行定频振动时效处理，根据步骤(1)数值模拟分析得到的构件表面残余应力分布状态与步骤(4)测试得到的作用在构件上的激振动应力，确定构件振动时效处理时的激振动应力；(7)、对构件在确定的激振频率f下进行定频振动时效处理时，以Δt时间为间隔，获取应变信号的峰值，当应变信号的峰值保持不变时，切断电源，停止对构件进行振动时效处理。