振动时效过程模拟与分析.pdf

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1、机械设计与制造第8期MachineryDesign&Manufacture2013年8月振动时效过程模拟与分析高洪波，-，付强2刘杰’(1．东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819；2．辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳110122)摘要：由于缺乏对振动时效机理的有效解释，通过振动时效消除残余应力的方法一直未得到广泛应用。采用有限元法对焊接件残余应力的产生及振动消除过程进行了数值模拟，分析了激振力和激振频率等振动时效工艺参数对残余应力消除程度的影响。仿真结果表明，无论构件是否达到共振状态，只有产生一定的微观塑性变形残余应力才能得以释放；一阶模态能在最小的激振力下消除

2、残余应力，是振动时效的最佳选择，而在其它频率，应力消除率取决于激振力的大小。关键词：残余应力；振动时效；有限元法；动力学：仿真中图分类号：TH16；TH113．1文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)08—0088—04SimulationandAnalysisofVibratoryStressReliefProcessGAOHong-bo，FuQiang，LiuJie。(1．SchoolofMechanicalEngineering&Automation，NortheasternUniversity，LiaoningShenyang110819，China

3、；2．LiaoningProvincialCollegeofCommunications，LiaoningShenyang110122，China)Abstract：Becauseofalackofunderstandingofthemechanismsbehindvibratorystressrelieving，thisprocesshasnotbeenwidelyusedinindustries．AfiniteelementmodelWasdevelopedtopredictweldresidualstressandsimulatetheprocessofvibrato

4、rystressrelief(VSR)．And￡eeffectofVSRprocessparameters，suchasexcitingforce，frequencyandSOon，wasinvestigatedwiththedevelopedmodelhWasfoundthatwhetherresonantornonresonantVSR，onlywhencertainamountofmicroscopicplasticdeformationisproducedthattheresidualstresscanbereleased．Thesmallestexcitingfo

5、rcewouldbeneededatthefirst-ordermodalwhichisthebestchoiceinalLForotherfrequencies，thestressreductionstronglydependsontheexcitingforce．KeyWords：ResidualStress；VibratoryStressRelief；FiniteElementMethod；WeldingProcess；Simulation余应力消除的影响。1引言振动时效(VibratoryStressRelief，vsR)源于通过锤击可以2残余应力的模拟消除金属工件

6、残余应力的实践『】I，其基本思想是通过对工件施以2．1焊接仿真模型交变循环载荷，使工件内残余应力得到降低或均化，从而使工件参考文献中的焊接实验试件，建立尺寸焊接件模型，如图1尺寸稳定下来而达到时效的目的121。振动时效技术已被提出很多所示。此焊接件的振动时效采取悬臂支承方式。工件(包括装夹部年，但由于缺乏对振动时效机理的有效解释，振动时效工艺参数分)的总长为290ram，截面尺寸为(76．2x6．35)mill，在装夹区域的难于确定，在实际的振动时效处理过程中残余应力的消除量难于右侧为模拟焊接残余应力的焊缝位置，在悬臂的自由端加载正弦检测和评价等原因，该技术至今仍未得到广泛

7、应用。位移载荷，因此焊缝位置是振动过程中振幅最小而动应力最大的宏观上，振动时效属于动力学问题，而有限元软件是进行结部位，有利于残余应力的消除。构动力学分析的可靠软件，一些学者已经利用有限元软件对振动时效过程进行了仿真，文献利用有限元软件对铝合金预拉伸板振动时效过程进行了仿真分析，文献吁0用ANSYS软件对振动时I／／＼效消除应力的过程进行了仿真分析。他们利用假定的残余应力在陋ll2906-35工件上的分布，分析了振动时效工艺参数对振动时效效果的影’H·一响。利用ANSYS软件的热一结构耦合功能对钢板的焊接及应力消图