一种热振复合残余应力调控工艺参数的优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111979407A(43)申请公布日2020.11.24(21)申请号202011007489.7(22)申请日2020.09.23(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人张以都宋和川吴琼高瀚君(51)Int.Cl.C21D10/00(2006.01)C21D11/00(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种热振复合残余应力调控工艺参数的优化方法(57)摘要本发明提出一种热振复合残余应力调控工艺参数的优化方法。根据工件初始残余应力分布状态，同时结合工件的结构形状、尺寸大小以及重量特征，选取主振型模式，确定支撑方式、支撑位置以及激振位置，充分考虑工件材料的力学性能与设备的能力以及调控效果要求，将残余应力消减率与分布均匀性作为控制优化目标，以激振力、激振频率、加热温度、保温时间和激振时间所允许的范围作为约束条件，给出热振复合工艺参数综合优化设定方法，本发明可以对时效效果进行系统的、全面的评价，科学的、高效的、准确的制定工艺参数，对工件有针对性的进行热振复合时效处理，大幅提高残余应力调控效果，充分发挥热振复合残余应力调控技术优势。CN111979407ACN111979407A权利要求书1/3页1.一种热振复合残余应力调控工艺参数的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：(a)选取工件上n个典型点位，同时给出点位的初始残余应力σi(i＝1,2,3…,n)；(b)根据步骤(a)得到的初始残余应力，同时结合工件的结构形状、尺寸大小以及重量特征，选取工件的主振型模式，确定工件支撑方式、支撑位置以及激振位置；(c)根据步骤(b)得到的工件支撑方式、支撑位置以及激振位置，基于工件材料特性，通过查阅文献或依据相关经验，同时考虑热振复合工艺设备能力，收集确定热振复合残余应力调控工艺参数范围，主要包括：激振力最大值Fmax与最小值Fmin、激振频率最大值fmax与最小值fmin、时效温度最大值Tmax与最小值Tmin、激振时间最大值tVmax与最小值tVmin、保温时间最大值tTmax与最小值tTmin；(d)设定目标函数初始值G0，定义激振力F并初始化，寻优步长ΔF，设定激振力寻优中间过程参数k1，并令k1＝0；(e)令F＝Fmin+k1ΔF；(f)定义激振频率f并初始化，寻优步长Δf，设定激振频率寻优中间过程参数k2，并令k2＝0；(g)令f＝fmin+k2Δf；(h)定义时效温度T并初始化，寻优步长ΔT，设定时效温度寻优中间过程参数k3，并令k3＝0；(i)令T＝Tmin+k3ΔT；(j)定义激振时间tV并初始化，寻优步长ΔtV，设定激振时间寻优中间过程参数k4，并令k4＝0；(k)令tV＝tVmin+k4ΔtV；(l)定义保温时间tT并初始化，寻优步长ΔtT，设定保温时间寻优中间过程参数k5，并令k5＝0；(m)令tT＝tTmin+k5ΔtT；(n)计算当前工艺参数下工件经过热振复合工艺调控后典型点位的残余应力消减率ηi；(o)判断约束不等式是否成立？如果成立，转入步骤(p)，否则直接转入步骤(r)；(p)计算当前工艺参数下残余应力调控效果综合评定的优化目标函数G，其表达式为：式中，σ′i—工件经过热振复合调控后典型点位的残余应力，σ′i＝σi(1-ηi)，MPa；σ′imin—工件经过热振复合调控后典型点位残余应力的最小值，MPa；σ′imax—工件经过热振复合调控后典型点位残余应力的最大值，MPa；2CN111979407A权利要求书2/3页—工件经过热振复合调控后典型点位残余应力的平均值，MPa；λ1,λ2,λ3—加权系数，其中0≤λ1≤1，0≤λ2≤1，0≤λ3≤1且λ1+λ2+λ3＝1，各值大小可以根据工件残余应力调控对各项指标参数的不同需求在一定范围内进行适当调整；需要说明的是，优化目标函数G的值越小越好；公式(1)中代表调控后残余应力的消减率指标，(最大值与最小值之差无量纲化)与(标22准差无量纲化)代表调控后残余应力的均匀性指标，且需要保证σ′imax+σ′imin与的值不为零；(q)判断不等式G＜G0是否成立？如果成立，则令G0＝G，激振力Fy＝F，激振频率fy＝f，时效温度Ty＝T，激振时间tVy＝tV，保温时间tTy＝tT，转入步骤(r)，否则，直接转入步骤(r)；(r)判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k5＝k5+1，转入步骤(m)，否则转入步骤(s)；(s)判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k4＝k4+1，转入步骤(k)，否则转入步骤(t)；(t)判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k3＝k3+1，转入步骤(i)，否则转入步骤(u)；(u)判断不等式是