一种残余应力振动定位均化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101979678A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101979678A(43)申请公布日2011.02.23(21)申请号201010532775.5(22)申请日2010.11.01(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号北航机械工程及自动化学院(72)发明人赵晓慈张以都吴琼马勇杰(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.C21D10/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种残余应力振动定位均化方法(57)摘要一种残余应力振动定位均化方法，它包含如下步骤：(1)模拟时效件加工过程，定量获得工件内残余应力场分布；(2)依据(1)确定需要均化残余应力的具体部位；(3)对工件进行模态分析，优选振型，使模态高应力区与工件高残余应力区对应；(4)依据所选振型确定支撑点、激振点、激振频率；(5)对振动时效进行动力学分析，优选激振力；(6)对振动时效进行疲劳分析，优选激振力、激振时间；(7)利用优选的振动时效工艺参数对工件实施振动；(8)确定下一处需时效的高残余应力部位；(9)重复(3)至(8)，直至应力场得到均化。该方法运行成本低，周期短、节能环保，时效效果稳定，造成的疲劳损伤小。CN109768ACCNN110197967801979683A权利要求书1/1页1.一种残余应力振动定位均化方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：建立时效件仿真模型，对铸造、锻造、轧制、热处理、切削加工工艺过程进行模拟，仿真所得时效件具有结构形状特性、应力分布规律以及残余应力大小；步骤二：依据残余应力的分布特点，确定残余应力高而需降低和均化应力的具体部位；步骤三：分析不同结构形状时效件的振动模态，优选振型使模态高应力区对应于时效件高残余应力区；对于结构尺寸小，激振器无法安装的时效件，采取与振动台组合振动时效，时效件的模态应力分布与组合振动的振型有关，还与时效件在振动台的放置位置有关，在激振器安装方便的前提下，将时效件刚性连接在振动台高模态应力处，使时效件获得较高动应力；步骤四：在保持时效件平稳的前提下，所选振动模态的节点即为振动时效时工件的支撑点；所选振动模态的波峰即为振动时效时工件的激振点；激振频率为该阶固有频率；步骤五：在所选振动模态下，对振动时效进行动力学分析，比较不同大小激振力产生的不同动应力场，选择激振力大小使激振产生的动应力与残余应力叠加超过材料的屈服极限，高残余应力得以降低和均化；在实施数值模拟时用激振产生的位移来表征激振力大小，这样可以避免由于阻尼系数选取不准确带来计算动应力的偏差；优选激振位移，使残余应力均化达到设定范围；步骤六：在所选振动模态下，对时效件进行振动疲劳寿命分析，比较在不同激振力、激振时间下，振动对时效件造成的疲劳损伤，合理选择激振力、激振时间，使产生的疲劳损伤不超过设定的疲劳损伤容限；步骤七：利用优选的振动时效工艺参数对时效件实施振动时效；步骤八：对步骤七振动时效过程进行模拟，依据振动后残余应力分布确定下一处需振动时效的高残余应力部位；步骤九：对步骤八确定的高残余应力部位重复步骤三至步骤八，直至时效件残余应力场得到均化。2CCNN110197967801979683A说明书1/4页一种残余应力振动定位均化方法技术领域[0001]本发明涉及一种利用振动定位消除残余应力的方法，尤其是涉及到一种残余应力振动定位均化方法，属于机械制造中的振动时效技术领域。背景技术[0002]在机械制造领域，金属工件经过铸造、锻造、轧制、切削等机械加工后，在金属内部通常会因为不均匀的塑型变形而产生残余应力，该残余应力的存在会导致金属工件尺寸变化，降低工件尺寸精度，因此，在生产过程中必须增加消除金属工件内残余应力的工艺环节。常用消除残余应力方法包括自然时效、热时效和振动时效。其中，自然时效占用场地大，周期长，不适应大批量生产模式；热时效投资大、耗能高、污染环境且温度难以控制易产生二次应力；振动时效是在工件的共振频率进行振动处理，使工件获得动应力，当动应力与残余应力叠加超过材料屈服极限时，工件产生少量塑性变形，残余应力得到松弛和均化，从而使尺寸精度稳定的一种方法，其具有投资少、效果好、生产周期短、便于携带、对工件形状没有限制、节能环保等优点，近年来呈现逐渐替代前两种时效方法的趋势。[0003]尽管振动时效已经在机械制造领域得到了广泛应用，但传统的振动消除应力技术经过几十年的发展，时效效果不稳定，判断方法不被用户信服等缺点已经暴露出来，具体体现以下几点：[0004](1)在振动时效实践中，由于受现有残余应力检测技术(盲孔法、磁测法、X衍射法等)发展的限制，人们无法获得时效件三