一种热振复合残余应力定位均化的方法.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(10)申请公布号CNCN103488850103488850A(43)申请公布日2014.01.01(21)申请号201310481665.4(22)申请日2013.10.15(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)发明人张以都吕田吴琼(74)专利代理机构北京慧泉知识产权代理有限公司11232代理人王顺荣唐爱华(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称一种热振复合残余应力定位均化的方法(57)摘要一种热振复合残余应力定位均化的方法，包含以下步骤：（1）基于工件材料的微观组织，建立细观几何模型；（2）检测工件的三维残余应力场；（3）依据（2）对（1）进行匹配，得到细观力学模型；（4）对工件进行热时效分析，建立温度场与残余应力均化的关系；（5）对工件进行振动时效分析，选取合适振型；（6）依据残余应力松弛条件及位错改变规律，确定合理的激振力；（7）对热-振复合时效进行仿真，优选热时效温度、激振力、激振频率、激振位置、支撑位置和工作时间等工艺参数；（8）利用（7）的参数对工件进行残余应力均化。本方法实现工件残余应力的定位松弛与全面均化，以便获得加工变形小、服役尺寸稳定和高疲劳寿命的工件。CN103488850ACN103485ACN103488850A权利要求书1/1页1.一种热振复合残余应力定位均化的方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：针对特定一个工件或其毛坯进行连续切片，制备样品后借助透射电镜获得材料各截面的数字图像，进行分割处理转化为三维模型，然后在有限元软件中建立几何模型，从而得到基于微观结构的细观几何模型；步骤二：在步骤一连续切片的同时，通过X射线衍射设备检测各层残余应力，获得工件的三维残余应力场；步骤三：对步骤一的几何模型进行网格划分，然后对其匹配步骤二所测残余应力场，并引入材料的物性参数建立细观力学模型；步骤四：基于步骤三所建立的细观力学模型对工件进行热时效分析，建立温度场与残余应力均化的关系，即获得有助残余应力全面均化的温度范围；步骤五：基于步骤三所建立的细观力学模型对工件进行振动时效分析，通过分析整体振动和局部振动效果来选取合适的振型，使振动高动应力区与热时效影响下高残余应力区适量叠加，进而得到相应的激振频率；步骤六：依据残余应力与激振力产生动应力叠加大于屈服极限，并且小于疲劳极限的公式以及对位错影响的经验，通过计算或者仿真的方式获得合理的激振力选择范围；步骤七：根据步骤四至步骤六所确定的影响关系，基于步骤三所建立的细观力学模型对热振复合时效进行仿真，优选温度、激振力、激振频率、激振位置、支撑位置和工作时间等工艺参数；步骤八：依据上述所选工艺参数，制定工艺流程，对工件实施热振复合时效残余应力定位均化。2.根据权利要求1所述的一种热振复合残余应力定位均化的方法，其特征在于：步骤三所述的“对步骤一的几何模型进行网格划分，然后对其匹配步骤二所测残余应力场，并引入材料的物性参数建立细观力学模型”，其具体实现过程如下：在有限元软件中，采用合适的网格对细观几何模型进行划分，使单元节点规模合理，将步骤二测得的残余应力赋值到相应节点，然后赋予模型材料属性，包括密度、泊松比、弹塑性应力应变规律，以建立细观力学模型。3.根据权利要求1所述的一种热振复合残余应力定位均化的方法，其特征在于：步骤四中所述的“基于建立的细观力学模型对工件进行热时效分析，建立温度场与残余应力均化的关系，即获得有助残余应力全面均化的温度范围”，其具体实现过程如下：通过对合理范围内不同温度的热时效分析，得到温度场对全面均化的作用，选取施加的温度范围的原则是高残余应力区降低明显，并且有助于关心位置在热与振动复合作用时残余应力达到要求，并且使低残余应力区的残余应力不得骤变。2CN103488850A说明书1/4页一种热振复合残余应力定位均化的方法技术领域[0001]本发明涉及一种热振复合残余应力定位均化的方法，它是一种利用热和振动的复合效应消除残余应力的方法，用来实现工件残余应力的松弛与定位均化。本发明属于机械制造中的非传统加工工艺和可持续制造领域。背景技术[0002]随着国民经济的稳步发展以及科技进步的需要，以航空航天为代表的先进制造领域对产品的性能要求越来越高。然而飞机采用的大型整体薄壁结构件在机械加工过程中往往会出现加工变形超标问题，直接导致工件报废、工期延误等不良后果；航空发动机上一些热端关键件在高温和振动的工作条件下，也会产生较大的服役变形，直接影响零件的工作状态和使用寿命；而航天关重件因为性能需要，成本昂贵，若因变形而报废，则损失巨大。科研结