基于振型的焊接件振动时效激振频率优化.pdf

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1、2012年7月机床与液压Ju1．2012第40卷第13期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．13．027基于振型的焊接件振动时效激振频率优化张凯，朱永刚(郑州科技学院机械工程系，河南郑州450064)摘要：以双缝普通电弧焊矩形薄板为典型试件，系统研究了用不同振型对应频率激振时焊接件残余应力降低的幅度。结果表明：试件振型对振动时效激振频率的选择有影响，采用固有振型对应频率激振，试件焊接残余应力降低效果比采

2、用非固有振型效果明显；对于矩形板状焊接件，沿着焊缝方向的低阶固有弯曲振型对应的焊接残余应力消除率最大，一般优先选用具有均匀位移变形的简单振型对应频率对试件进行激振。关键词：振动时效；激振频率；振型；残余应力；焊接件中图分类号：TG156．92文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012J13—089—2OptimizationoftheExcitationFrequencyofVibratoryStressReliefToWeldmentBasedonVibrationModesZHANGK

3、ai，ZHUYonggang(DepartmentofMechanicalEngineering，ZhengzhouInstituteofScience&Technology，ZhengzhouHenan450064，China)Abstract：Takingrectangulardouble—slitsheetsofordinaryarcweldingasthetypicaltestsample，thereductionextentoftheweldingresidualstresswasstud

4、ied，whenexitingthesesampleswithexcitationfrequenciescorrespondingtodiferentvibrationmodes．Theresultsshowthatthevibrationmodeshaveagreatimpactonthechoiceofexcitationfrequencies，andtheweldingresidualstresstobereducedischangeddifferentlywithdiferentvibrat

5、ionfrequencies，thereductionextentofthestressislargerwithfrequencieseorre-spondingtonaturalmodesthanthatofnon·naturalmodes．Fortherectangularweldment，theeliminationrateoftheweldingresidualstresscorrespondingtothelow—levelbendingmodeisthehighestalongthewe

6、ldingdirection，SOitisgenerallypreferredtheexcitationfrequencycorrespondingtosimplemodeswithuniformdisplacementdeformationtoexcitethespecimens．Keywords：Vibratorystressrelief；Excitationfrequency；Vibrationmode；Residualstress；Weldment焊接过程是一个不均匀加热过程。在焊接过程21

7、0mm×3mm)，材料为Q235，质量为1．02kg，如中，工件结构局部产生塑性变形，冷却后在内部产生图1所示。残余应力。焊接残余应力不仅影响工件机械强度，而且容易使工件产生变形、开裂，影响尺寸精度，降低工件的使用寿命。国内外众多学者通过研究发现：利用振动时效的方法控制和降低焊接残余应力效果显著，并且振动时效对工件的结构变形、疲劳寿命、加工精度以及尺寸稳定性等有着较好的影响。激振频率是振动时效的关键技术参数，作者以更好地降低和控制焊接残余应力为主要目标，通过典型图1矩形薄板焊接件及其残余应力测试点分

8、布板状焊接件的激振试验，并结合实验模态分析和盲孔激振系统主要由信号发生器(DF1632脉冲函应力释放测量残余应力的方法，研究了焊接件振型对数)、功率放大器(YE5872A型)、高能激振器激振频率选择的影响，为板型焊接件振动时效激振频(HEA-500型，激振方式为悬臂式)等组成。图2所率的优化设计提供了科学的理论依据，为实际工程中示为激振试验系统原理图。振动时效激振频率的选择提供了参考。试验模态分析系统主要由力锤及力传感器、加速1试验系统与工艺度传感器、电荷放大器、滤波