[发明专利]用于无损检测小尺寸构件表层微观裂纹的智能高频振动系统

权利要求书

1.用于无损检测小尺寸构件表层微观裂纹的智能高频振动系统，其特征在于：包括PC机、信号发生器、功率驱动器、电磁式激振器、高频振动能量放大装置、垫块、应变片以及动态应变仪；PC机控制信号发生器输出幅值和频率均能够独立且连续调节的正弦激振信号，并经功率驱动器输入电磁式激振器；

高频振动能量放大装置固定于电磁式激振器运动部件的激振台面上，高频振动能量放大装置包括安装小尺寸构件的工作台、固定在电磁式激振器运动部件的激振台面上的支撑台以及连接工作台与支撑台的圆台形式的连杆；所述的圆台形式的连杆的最大截面面积小于工作台的截面面积，且圆台形式的连杆的最大截面面积小于支撑台的截面面积；圆台形式的连杆的长度大于工作台的厚度，且圆台形式的连杆的长度大于支撑台的厚度；圆台形式的连杆的小端与工作台连接，且圆台形式的连杆的大端与支撑台连接；工作台和支撑台均为圆柱体；

小尺寸构件安装在工作台的上表面，工作台与小尺寸构件之间设置有垫块，并且垫块设置在小尺寸构件的振动节线处；应变片粘贴在小尺寸构件的峰值残余应力处，其中第一应变片沿着小尺寸构件的第一主应力方向粘贴，第二应变片沿着小尺寸构件的第二主应力方向粘贴；第一应变片和第二应变片的输出端与动态应变仪的输入端连接，动态应变仪的输出端与PC机连接；小尺寸构件的尺寸小于工作台的直径，以保证小尺寸构件全部位于工作台的上表面。

2.如权利要求1所述的用于无损检测小尺寸构件表层微观裂纹的智能高频振动系统，其特征在于：所述的PC机包括信号发生器驱动模块、动态应变仪驱动模块、残余应力分布状态存储模块、有限元软件、模态参数存储模块、应变振型分布状态存储模块、位移振型节线存储模块、高频振动能量放大装置优化设计模块、高频振动能量放大装置的参数存储模块、应变波形获取模块以及峰值应变提取模块。

3.如权利要求1所述的用于无损检测小尺寸构件表层微观裂纹的智能高频振动系统，其特征在于：所述的电磁式激振器为高频激振器，用于产生激振频率大于1kHz的高频振动，其最高激振频率可以达到10kHz。

4.如权利要求1所述的用于无损检测小尺寸构件表层微观裂纹的智能高频振动系统，其特征在于：所述的动态应变仪为高精度、多通道、实时显示应变波形的应变仪。

5.如权利要求1所述的用于无损检测小尺寸构件表层微观裂纹的智能高频振动系统，其特征在于：所述的信号发生器驱动模块安装有驱动信号发生器的软件，实现PC机对信号发生器的控制；所述的动态应变仪驱动模块安装有驱动动态应变仪的软件，实现PC机对动态应变仪的控制和数据读取；所述的应变波形获取模块获取动态应变仪采集到的小尺寸构件输出的应变波形；所述的峰值应变提取模块提取应变波形的峰值应变。

6.如权利要求1所述的用于无损检测小尺寸构件表层微观裂纹的智能高频振动系统，其特征在于：所述的残余应力分布状态存储模块存储采用X射线衍射法获取的小尺寸构件的表层残余应力分布状态、峰值残余应力在小尺寸构件上的具体位置以及第一主应力和第二主应力的方向；所述的有限元软件用于建立小尺寸构件的有限元模型，并对小尺寸构件进行数值模态分析，得到小尺寸构件的各阶弯曲振动的固有频率以及与各阶弯曲振动的固有频率相对应的各阶弯曲振动的位移振型与应变振型，并将各阶弯曲振动的固有频率、位移振型以及应变振型存储到模态参数存储模块中；所述的应变振型分布状态存储模块存储各阶弯曲振动的应变振型的峰值应变的具体位置；所述的应变振型峰值应变所在的位置与小尺寸构件峰值残余应力所在的位置一致时，记录下该应变振型所对应的固有频率，并记为高频振动能量放大装置优化设计的目标频率f；所述的位移振型节线存储模块存储与高频振动能量放大装置优化设计的目标频率f所对应的位移振型的振动节线的具体位置以及振动节线的数目。