[发明专利]一种多模态宽频振动消除应力方法及系统

说明书

本发明公开了多模态宽频振动消除应力方法及系统，所述方法包括通过3个加速度传感器和3个位移传感器，检测立体工件的XY、YZ、XZ三个面的振动状态进行模态分析，在频谱时效模式下，通过小波变换方式频谱分析出立体工件的XY、YZ、XZ三个面的多模态峰值频率，系统在立体工件的XY、YZ、XZ三个面各优选出能量因子比较大的多阶模态频率进行时效处理，由微控制器控制输出，保障激振器对立体工件的XY、YZ、XZ三个面的剧烈多振型震动传递，从而最大化的消除或均化立体工件的残余应力，故此可保障了整个工件整体尺寸精度稳定性，防止了工件延时变形或产生裂纹。

技术领域

本发明涉及振动时效设备领域，具体涉及多模态宽频振动消除应力方法及系统。

背景技术

在制造机械零部件和构件过程中，通过焊接、锻压、铸造和热处理工艺等各种工艺加工时，都会在材料中产生残余应力。有时残余应力的峰值会超过材料的屈服极限(如焊接残余应力)，过大的残余应力会严重影响机械零部件和构件的疲劳强度、抗应力腐蚀能力和尺寸稳定性，甚至产生裂纹，从而影响到它们的使用质量及安全性。因此，消除工件中的残余应力对工程设计及机械加工有着极其重要的意义。

振动时效是通过激振器所产生的外力与工件内部残余应力叠加，当叠加之和大于或等于该材料的屈服极限值时，工件内部就发生微小的塑性变形，从而降低或均化工件内部的残余应力，防止工件变形及焊缝开裂。

目前现有的振动时效设备技术，都是采用一个加速度传感器检测立体工件某一面的振动状态，属于一阶模态振动消除应力模式，仅在立体工件的某一个面上振动时效处理，不能满足具有三维空间的立体金属工件每个面每个部位都得到有效剧烈震动，导致立体工件其它面很多部位震动很弱，甚至没有震动，并不能彻底地消除或均化立体工件。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供多模态宽频振动消除应力方法及系统。

多模态宽频振动消除应力系统，所述方法包括以下步骤：

多模态宽频振动消除应力系统包括所述系统包括加速度信号调理模块、第一加速度传感器、第二加速度传感器、第三加速度传感器、位移信号调理模块、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、速度信号调理模块、电流信号调理模块、PCI数据采集卡、控制单元和激振器；所述加速度信号调理模块，用于通过所述第一加速度传感器、第二加速度传感器和第三加速度传感器分别采集工件的XY面加速度信号、YZ面加速度信号和XZ面加速度信号，并通过所述PCI 数据采集卡传输至所述控制单元；所述位移信号调理模块，用于通过所述第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器分别采集所述工件的XY面位移信号、YZ面位移信号和XZ面位移信号，并通过所述PCI数据采集卡传输至所述控制单元；所述速度信号调理模块，用于采集所述工件的速度信号；所述电流信号调理模块，用于采集所述激振器工作时的实时电流信号；所述控制单元，用于通过所述PCI数据采集卡获取所述工件在所述激振器的作用下的振动状态，利用所述工件的XY面加速度信号、YZ面加速度信号和XZ面加速度信号，及XY面位移信号、YZ面位移信号和XZ面位移信号，进行小波频谱分析，得出所述工件XY 面、YZ面和XZ面的多模态频率，并在每个面选择多个能量因子相对较大的峰值频率，进行控制激振器的工作状态振动时效处理。