一种多频耦合的振动时效系统及方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及振动时效
，特指一种多频耦合的振动时效系统及方法。技术背景振动时效技术是机械工程领域中广泛使用的残余应力消除方法，即对工件施加机械振动载荷，当工件内部的残余应力与附加的振动应力之和超过材料的局部屈服极限时，材料内部将会发生局部的塑性变形，从而使得材料内部的局部残余应力得以释放。传统的振动时效技术首先是对工件进行扫频振动，寻找工件的固有频率，然后在固有频率的亚共振区域选择具体的频率作为激振频率；然后在该激振频率下对工件进行定频振动时效处理，这样的振动时效处理方式属于单频振动时效技术。然而工件经过诸如淬火、切削、磨削、轧制等方式加工处理后，在工件内部会产生不同形式的缺陷，从而在工件内部形成的残余应力分布状态是相当复杂的。根据机械振动学的基本理论可知，工件的每阶固有频率以及各阶谐波频率都对应着工件的一个固有振型，每一种固有振型都对应有动应力分布较大的区域也有动应力分布较小的区域，若此时只是对工件进行单频振动时效处理，只能对动应力分布较大区域与残余应力分布较大区域相对应部分的残余应力具有较好的消除效果，而工件其余部分分布的较大残余应力并不能被有效的消除，若需要松弛工件各个部分分布的较大的残余应力，最好的方式是对工件进行随机激振，因为随机信号的频域是连续的，然而对工件进行随机激振时振动的能量会被分布到整个宽频带范围，这样关键频率点的能量较小，不利于消除工件内部各部分的残余应力。虽然调...
【技术保护点】
一种多频耦合的振动时效系统，其特征在于：所述系统包括上位机系统、信号输出卡、驱动器、激振器、加速度传感器、电荷放大器、信号采集卡、支撑装置；激振器固定在工件表面，工件安装在具有弹性的支撑装置上，上位机系统控制信号输出卡输出合成激振信号；信号输出卡输出的合成激振信号经由驱动器输入激振器，进而驱动激振器产生振动；加速度传感器安装在工件上，加速度传感器与电荷放大器的输入通道连接，电荷放大器的输出通道与信号采集卡连接，信号采集卡与上位机系统连接。
【技术特征摘要】
1.一种多频耦合的振动时效系统，其特征在于：所述系统包括上位机系统、
信号输出卡、驱动器、激振器、加速度传感器、电荷放大器、信号采集卡、支撑
装置；激振器固定在工件表面，工件安装在具有弹性的支撑装置上，上位机系统
控制信号输出卡输出合成激振信号；信号输出卡输出的合成激振信号经由驱动器
输入激振器，进而驱动激振器产生振动；加速度传感器安装在工件上，加速度传
感器与电荷放大器的输入通道连接，电荷放大器的输出通道与信号采集卡连接，
信号采集卡与上位机系统连接。
2.如权利要求1所述的一种多频耦合的振动时效系统，其特征在于：上位
机系统包括定义合成激振信号的激振信号合成模块，获取信号采集卡采集到的电
压信号的电压信号读取模块，对电压信号进行快速傅里叶变换(FFT)的FFT模块，
从快速傅里叶变换结果中获取各个频率点电压峰值的电压识别模块，将电压峰值
转换为输出振级的振级转换模块以及振级的临界阈值设置模块。
3.如权利要求1所述的一种多频耦合的振动时效系统，其特征在于：所述
加速度传感器为压电式加速度传感器，所述支撑装置为弹性元件。
4.使用如权利要求1所述的多频耦合的振动时效系统消除工件残余应力的
方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将工件与激振器固定连接；采用支撑装置对工件进行支撑，以便激振器
对工件进行激振；接通信号连线，接通电源；
(2)通过X射线衍射法获取工件的残余应力分布状态，确定其峰值残余应力
在工件上的具体位置；
(3)采用有限元软件ANSYS对工件进行数值模态分析，获取工件的各阶固有
频率以及各阶谐波频率；
(4)根据工件的残余应力分布状态，优选一组频率的正弦信号用于合成激振
信号；
(5)在振级临界阈值设置模块中设置与优选的一组频率对应的各个振级的临
界阈值δi，i＝1,2,…,n；其中n为正整数，是优选的一组频率的个数；
(6)激振信号合成模块将优选的一组正弦信号合成用于振动时效的激振信号；
上位机系统将合成的数字激振信号通过信号输出卡转换为模拟激振信号；信号输
出卡输出的模拟激振信号经由驱动器输入激振器，从而驱动激振器产生振动；
(7)加速度传感器采集到的工件振动信号经由电荷放大器转换为电压信号；
信号采集卡将采集到的模拟电压信号转换为数字电压信...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾邦平，孔德军，金子迪，赖金涛，王直荣，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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