振动时效消除应力的应用

振动时效(缩写VSR)又称振动消除应力，旨在通过控制激振器的激振频率，使工件发生共振(最多数十分钟)，让工件产生适当的交变运动并吸收部分能量，以致内部发生微观粘弹塑性力学变化，从而降低工件的局部峰值应力和均化工件的残余应力场，最终防止工件的变形与开裂，保证装配尺寸稳定性。振动时效机理是由于振动过程中金属材料内部的位错滑移产生微观塑性变形，使残余应力得以释放。     

振动时效激振频率选择的探讨

振动时效激振频率的选择应综合考虑残余应力的集中程度、振动时效后残余应力分布及降低程度.对于结构简单,残余应力集中的构件,振动时效后要得到较低的残余应力状态,应选用较大的激振力,较低的激振频率.对于结构复杂.残余应力不集中的构件,宜采用较低的激振力和较高的振动频率.     

基于位错理论的振动消应力的机理研究

采用位错理论解释振动消应力法降低和调整残余应力的机理,揭示振动消应力的效果与金属材料中的位错密度和位错组态的内在联系.详细分析位错的萌生、运动、增殖对滑移和塑性变形的贡献,从数学上阐述振动时效的内在本质.     

振动时效过程模拟与分析

由于缺乏对振动时效机理的有效解释,通过振动时效消除残余应力的方法一直未得到广泛应用。采用有限元法对焊接件残余应力的产生及振动消除过程进行了数值模拟,分析了激振力和激振频率等振动时效工艺参数对残余应力消除程度的影响。仿真结果表明,无论构件是否达到共振状态,只有产生一定的微观塑性变形残余应力才能得以释放;一阶模态能在最小的激振力下消除残余应力,是振动时效的最佳选择,而在其它频率,应力消除率取决于激振力的大小。     

QP钢低频振动辅助拉伸力学行为与微观组织演变研究

相比传统塑性加工,振动辅助成形有降低成形力和改善表面质量等有益效果,为解决QP钢成形力大和起皱等问题提供了新的可能性。通过自行设计的液压激振装置在QP1180的拉伸试验中引入低频振动,研究低频振动场对QP钢拉伸力学行为与微观组织演变的影响。结果表明,在施加振动阶段,低频振动的叠加引起QP钢拉伸应力剧烈波动,同时出现瞬时振动软化现象;振动去除后出现瞬时残余硬化现象,振动软化量和残余硬化量随着振幅的增大逐渐提高。EBSD结果表明：QP钢振动辅助拉伸过程中振动场的叠加促进了位错增殖,位错增殖量随着振幅的增加而增大。通过XRD探究了振动场对QP钢TRIP效应的影响,结果显示振动场的叠加可有效促进残余奥氏体向马氏体的转变,且随着振幅的增大TRIP效应愈加明显。     

TZ21智能型振动时效装置——新一代高效节能设备

振动时效工艺，国外称为“VSR”方法，是利用共振原理消除和均化金属构件内部残余应力的一种方式，并可取代传统的自然时效和热时效的一种新技术，广泛用于对铸件、锻件、焊接件等金属构件的时效处理，具有高效节能、无三废污染、设备投资少、占用场地小和操作简便等显著优点。其工作方式如图1所示。图1振动时效工作示意图该激振器是将带有偏心轮的电动机刚性地联接在被振工件上，随着电机转动，偏心轮产生垂直方向的周期激振力，使被振工件在其固有的频率上振动30min左右，即可达到消除或均化工件残余应力、稳定尺寸精度的目的。随着振动…     

某型飞机翼梁振动时效参数化工艺测试分析

为了测量飞机翼梁振动时效处理时残余应力的量值,提出了用相应结构动态参数的变化来进行监测的方法.本文介绍了翼梁振动时效处理的工艺流程,并对测试激振频率、激振时间、激振力和试件固有频率、振后频率等动态参数进行了取样测试分析,试验表明动态参数的变化规律与残余应力的下降规律相对应.     

振动时效机理研究

通过分析、对比热时效和振动时效两种时效机理 ,揭示两者在调整宏观残余应力上的本质是类同的 ,都是通过塑性变形减少金属残余弹性应变从而达到宏观残余应力的释放 ,只是产生塑性变形所用手段不同。同时从两种时效时金属内部组织的不同变化 :热时效减少晶格畸变、振动时效使金属组织进一步细化 ,位错密度增加 ,揭示振动时效与热时效在工件尺寸稳定性方面的差异。最后得出结论 :在许多场合振动时效和热时效同样可行且振动时效的尺寸稳定性、抗疲劳强度极限更优于热时效     

基于VB和Matlab混编的振动时效系统研究

针对现有部分振动时效控制系统存在的灵活性差、自动化程度低等问题,对振动时效系统中的数据采集、激振电机控制、变频器控制等方面问题进行了研究,对频谱分析法判定工件固有频率的理论依据进行了推导。采用VB和Matlab混编构建了振动时效控制系统,结合数据采集卡、变频器和激振电机等,开发出了振动时效系统。设计了包括数据采集模块和激振电机模块等硬件系统以及包括人机交互界面、扫频模块、频谱分析模块和时效处理模块的控制系统。利用振动时效前后残余应力实测对比法,对振动时效效果进行了定量评定。研究结果表明,经过该系统处理的试件残余应力平均下降了46.62%,达到了振动时效消除残余应力标准,证明了系统的有效性;并且该系统开发周期短、自动化程度较高。     

超声振动时效可行性分析及实验研究

经过冷、热加工的金属零件表面和内部会存在残余应力,目前消除残余应力的振动时效技术主要是频率低于200Hz的低频振动,而对高频振动时效(大于1000Hz而小于15kHz)和超声振动时效(15kHz以上)的研究很少。对于固有频率较高的小型工件进行有效的时效处理成为目前亟待解决的问题之一。利用压力机对小型杆件施加集中荷载来模拟残余应力的形成,通过对超声振动激振应力计算和实验杆件中残余应力的计算,并从超声振动时效原理上进行实验的可行性分析。最后进行实验分析,即利用残余曲率计算出残余应力并进行时效效果分析,结果表明超声振动时效对小型工件的残余应力的消除有很明显的效果。为以后的超声振动时效研究奠定了理论及实验基础。     

振动对焊缝金属动态力学性能的影响

对三种不同振动加速度（0、0．3g和0．6g）下的焊缝金属进行动态力学性能试验，结果发现：振动可以明显改善焊缝金属的储能模量；在振动加速度为0．6g的情况下，焊缝金属内耗和储能模量最大，通过对内耗峰进行分析发现，此时焊缝金属位错发生再分布，位错的缠结最严重，其刚度最佳；在振动加速度较小情况（0．3g）下，焊缝金属位错没有发生再分布，其内耗和未振动时变化不大。     

振动时效机理研究及其工艺参数选择

从宏观和微观两个角度分析振动过程中残余应力的变化,阐述了振动消除残余应力的机理。从宏观上讲,当残余应力与外加动应力叠加大于材料屈服极限时发生塑性变形,残余应力会得到释放;从微观上讲,在外力作用下位错塞积开通的运动可以降低、均化残余应力峰值。同时,提出了检测残余应力和振动参数选择的方法。     

Visualization of fluctuations in internal stress distribution of workpiece during ultrasonic vibration-assisted cutting

The aim of this study is to construct visualization system of stress distribution under ultrasonic vibration-assisted cutting condition in order to investigate the cutting phenomenon. The vibrating cutting edge is considered to be cause of dynamic change of cutting force at ultrasonic frequency. However, many researchers have explained the effect of ultrasonic vibration-assisted cutting by evaluating the time-averaged cutting force, because it is difficult to measure the dynamic cutting force by using dynamometers. In this study, the instantaneous stress distribution on workpiece was visualized by photoelastic method in combination of pulse laser emission synchronized with vibration of cutting edge. Orthogonal cutting test was carried out at low cutting speed relative to vibration speed of insert. A constructed photographic system divided the ultrasonic vibration period of 36.2 μs into 360 points and took one photograph frame at each point. By counting the number of criteria pixels which images the cutting stress, the intermittent cutting condition was evaluated. It was experimentally confirmed that the stress distribution under vibration-assisted condition showed the periodical change synchronized with insert vibration. Because these results are compatible with well-known vibration cutting theories, the imaging system is able to show the periodic change of stress distribution in ultrasonic frequency band. The intermittent cutting condition was affected not only feed speed but also depth of cut. The theory of relative motion between tool and workpiece is insufficient to explain these results. Therefore, remnants formed due to elastic deformation of the workpiece were examined. The vibration cutting dramatically reduced the elastic deformation and the vibration amplitude had effect on the amount of remnant thickness.     

Transient analysis of several cracks in an orthotropic material under impact load

In this paper, the dynamic response of an orthotropic plane with multiple cracks is analyzed analytically. The anti-plane impact loading condition is considered. The dislocation solution is utilized to derive integral equations for multiple interacting cracks with any location and orientation in an orthotropic plane. These equations are solved numerically thereby obtaining the dislocation density function on the crack faces and stress intensity factors of cracks. Numerical results are presented to illustrate the influences of parameters such as cracks geometry and orientation on the dynamic stress intensity factors.     

双相钢中的Bauschinger效应和背应力

本文研究了Mn-V热处理双相钢中的Bauschinger效应和背应力。结果表明：Mn-V热处理双相钢中存在有Bauschinger效应和永久软化,在预应变引入基体中的位错是可动的条件下,背应力帮助位错运动,导致反向流变时屈服应力下降和反向流变曲线圆化,产生Bauschinger效应。对双相钢中的背应力与显微组织之间的关系测定与计算表明：双相钢的背应力硬化机制与弥散硬化合金类同,时效可以消除双相钢中的Bauschinger效应,但不改变背应力大小,而反向流变可使Bauschinger效应和背应力同时下降或消除。     

轧制时张力对电子铝箔表面质量的影响

在不同张力下对电子铝箔进行轧制,分析了电子铝箔的轧制力、厚度差、表面形貌、位错密度和表面残余应力,观察了制备的电极箔的表面形貌。结果表明:在试验条件下降低张力轧制电子铝箔,可使轧制力、表面粗糙度和位错密度增大,但表面残余应力变小,且均匀厚度差变小,从而在电子铝箔表面形成细而密的腐蚀孔,有利于提高电极箔的比电容。     

旋转式空调压缩机的振动和噪声研究

介绍了压缩机振动和噪声测试的基本原理和系统组成，分析了空调压缩机的结构和受力，查明了引起振动和噪声的根本原因，并揭示了空调压缩机在运行状态改变的条件下，振动和噪声的变化规律。     

发动机飞轮壳道路载荷谱试验分析研究

飞轮壳作为发动机的重要结构件和支撑件,极易发生断裂破坏。为获得飞轮壳的应力特征,开发了基于NI-DAQ的车载数据采集系统,分别在"粗纹理"和"大构造"两种典型路况、满载与空载两种载荷工况下采集了飞轮壳危险部位应力谱信号。开发了基于C++的数据分析平台,进行了应力谱信号的修正和时域频域特征提取,包括时域内平面应力分析、频域内应力幅值谱分析和瀑布图分析。研究结果表明,飞轮壳处于单轴应力状态,飞轮壳失效机理为交变应力作用下的疲劳破坏;飞轮壳破坏的主要原因为80Hz以下的低频振动;造成系统破坏主要激振源为发动机,主要影响因素为发动机转速。通过各个典型工况下的对比分析发现,飞轮壳破坏主要发生在高不平度路面、满载负荷工况和高发动机转速工况。