振动时效机理、多点振动时效方法的研究及实现

摘要

在机械加工过程中，由于受力（或受热）的不均匀，金属材料一般都会产生残余应力。大多数情况下，残余应力会降低构件的强度和疲劳极限、产生应力腐蚀，甚至造成脆性断裂。
　　振动时效是一种用来消除金属构件残余应力的新技术。它是通过对构件施加循环载荷，使其产生塑性变形，释放其内部的弹性应变能，从而达到降低和匀化残余应力的目的。相比于传统的自然时效和热时效，振动时效技术因具有投资成本低、综合能耗小、时效效果好、适用范围广、操作方便等优点而受到多方面的重视。然而，由于振动时效技术涉及材料学、振动力学、金属物理学等多个学科，相对而言较为复杂，在实际应用中仍存在一些问题，主要表现在振动时效机理研究的的不够完善和工艺方法的不成熟。
　　基于此，本课题从振动时效的机理出发，通过理论研究，确定合理的振动时效工艺方法，并采用虚拟仪器技术，完成多点振动时效控制系统的研发。主要工作内容如下:
　　本文首先介绍了金属构件的残余应力及其在生产实际中造成的危害。同时，深入研究了残余应力产生的原因和发展过程，并从宏观和微观的角度阐述振动消除残余应力的机理。
　　然后，根据振动时效的机理及相关工艺分析，制定出一套合理的振动时效工艺方法。并结合虚拟仪器技术，完成多点振动时效控制系统的开发。系统以PC机为核心控制单元，使用LabVIEW语言进行控制程序的编写，同时，配合相关数据采集卡，完成多点加速度信号的采集和多路驱动脉冲信号的输出，从而实现对振动时效工艺的自动化控制。
　　最后，针对本课题在完成过程中出现的一些问题和研究的不足，为后续研究提出一些想法和建议。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 振动时效技术在国内外的发展与研究现状

1．1．1 国外发展与研究现状

1．1．2 国内发展与研究现状

1．2 课题研究的意义

1．2．1 振动时效工艺的特点

1．2．2 振动时效技术目前仍存在的问题

1．3 本论文主要工作

2 振动时效机理的研究

2．1 构件的残余应力

2．1．1 残余应力分类及产生原因

2．1．2 残余应力产生过程分析

2．1．3 残余应力的影响

2．1．4 残余应力的消除

2．2 振动时效机理研究

2．2．1 振动时效的宏观机理

2．2．2 振动时效的微观机理

3 振动时效工艺及时效效果判定方法

3．1 振动时效的工艺过程分析

3．2 振动时效效果判定方法研究

4 基于虚拟仪器的振动时效控制系统总体方案及构成

4．1 虚拟仪器技术简介

4．2 系统总体结构框架

4．3 控制系统实现的功能

5 系统硬件设计

5．1 振动时效设备的构成

5．2 数据采集系统的设计与实现

5．2．1 数据采集系统概述

5．2．2 传感器的选取

5．2．3 信号调理电路的设计

5．2．4 数据采集卡的选择

5．3 激振器的选择

5．4 激振器驱动电源的设计思路及试分析

6 系统软件的设计与实现

6．1 LabVIEW介绍

6．2 系统软件总体设计

6．2．1 程序设计原则

6．2．2 系统软件功能定义及流程设计

6．3 软件系统的数据库设计与实现

6．3．1 数据库ODBC源的连接建立

6．3．2 数据库设计实现

6．4 软件系统基本功能模块的设计与实现

6．4．1 系统工作界面

6．4．2 系统登录模块

6．4．3 参数设置模块

6．4．4 多通道数据采集及图形显示模块

6．4．5 信号分析处理模块

6．4．6 控制信号输出模块

6．4．7 数据保存、查询和打印模块

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果