[发明专利]一种振动时效效果的定量化评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及振动时效技术领域，特指一种振动时效效果的定量化评价方法。

技术背景

振动时效效果的评价是振动时效技术领域研究的关键问题之一，所谓振动时效效果是指振动时效消除残余应力的效果。目前振动时效效果的评价方法主要包括：参数曲线法、残余应力测量法和精度稳定性检测法。(1)参数曲线法：参数曲线法是根据振动时效过程中参数发生有规律的变化现象总结出来的，能够对振动时效技术的效果进行在线定性评价，所用的评价准则主要包括：振动时效处理后扫频曲线的共振峰值比振动时效处理前升高；振动时效处理后扫频曲线的共振频率比振动时效处理前降低；振动时效处理后扫频曲线的带宽比振动时效处理前变窄。(2)残余应力测量法：为了准确的评价振动时效技术消除残余应力的效果，就需要准确地评估构件振动时效前后的残余应力，然而构件内部的残余应力分布情况，特别是一些复杂构件内部残余应力的分布状态，很难采用理论计算的方法进行分析求解，所以采用实验测量的方法评估构件内部的残余应力具有非常重要的现实意义。目前残余应力的实验测量方法主要包括无损的物理测量法和有损的机械测量法，能够离线的评估构件振动时效处理前后的残余应力。(3)精度稳定性检测法：精度稳定性检测法是通过检测构件振动时效处理后的精度来评价振动时效技术的效果，能够对振动时效技术的效果进行离线定性的评价，主要包括长期放置精度法、加动载荷后精度法等。长期放置精度法是将经过振动时效处理后的构件长期放置并且定期检测构件的尺寸稳定性，具体操作流程是在放置15天时第一次检测，以后每隔30天检测一次，总的放置时间应该在半年以上；加动载荷后精度法是检测经过振动时效处理后的构件在动载荷作用后的尺寸精度的变化量。

参数曲线法虽然是一种在线、直观、快速便捷的方法，但是这种方法只能对振动时效的效果进行定性的描述，而不能给出定量化的评价结果；残余应力测量法属于离线的评价方法，只能在振动时效过程结束后对时效效果进行评价；精度稳定性检测法也属于离线、定性的评价方法，并且这种方法需要的评估周期很长。我们不难发现这些方法虽然能够对振动时效的效果进行定性或定量的评价，但是都无法对振动时效的效果进行在线定量化评价；同时工艺参数的独立作用和交互作用对振动时效效果的影响规律在现有的评价方法体系中都无法得以揭示，这也导致了振动时效工艺参数的选择缺乏统一规范的准则的指导。本发明提出一种振动时效效果的定量化评价方法，即基于多元函数逼近理论的振动时效效果的定量化评价方法，该方法能够对振动时效效果进行在线定量化评价、能够揭示工艺参数的独立作用和交互作用对振动时效效果的影响规律。

发明内容

为了克服现有振动时效效果的评价方法无法实现振动时效效果在线定量化评价与工艺参数的独立作用和交互作用对振动时效效果的影响规律在现有的评价方法体系中都无法得以揭示的不足，本发明提出一种振动时效效果的定量化评价方法，即基于多元函数逼近理论的振动时效效果的定量化评价方法。

用于振动时效效果的定量化评价方法，包括以下步骤：

(1)、确定影响振动时效消除残余应力效果的工艺参数，主要包括激振频率f、激振振幅A以及激振时间t，这三个工艺参数是定量化评价函数模型的输入端；振动时效消除残余应力的效果F是定量化评价函数模型的输出端；建立定量化评价函数模型F(f,A,t)，即建立工艺参数输入端与振动时效效果输出端的定量化评价函数模型。

(2)、通过f、A和t这三个工艺参数组成的多元多项式函数，采用多元函数逼近理论逼近建立出定量化评价函数模型F(f,A,t)。

(3)、激振频率f的单位为kHz、激振振幅A的单位为μm、激振时间t的单位为min，为了消除不同量纲的影响，定义了如下三个无量纲变量：无量纲激振频率无量纲激振振幅无量纲激振时间其中f₀为1kHz，A₀为1μm、t₀为1min。

(4)、定量化评价函数模型F(f,A,t)可以用如下的多项式进行逼近：式中：a₁、a₂、…、a₁₁为实系数，其中a₁₁为方程的常数项。

(5)、当试样未经振动时效处理时，即三个工艺参数的取值均为0时，试样的残余应力消除效果应为0，所以常数项a₁₁＝0。因此，定量化评价函数模型可以进一步表示为：