振動時效中盲孔法的數(shù)值模擬【畢業(yè)設(shè)計+開題報告+文獻綜述】

1、<p><b>　?。?0_ _屆）</b></p><p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計</b></p><p>　　振動時效中盲孔法的數(shù)值模擬</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　振動時效技術(shù)適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)社會對能源和環(huán)保的要求，是一種革命

2、性的高新技術(shù)。近幾十年來在世界范圍內(nèi)得到了更為廣泛的應(yīng)用 。振動時效技術(shù)的效果主要通過比較時效前后殘余應(yīng)力的大小來評定。</p><p>　　本論文主要研究構(gòu)件殘余應(yīng)力的測定及盲孔法的有限元模擬，具體內(nèi)容如下：</p><p>　?。?）介紹了切割法、盲孔法、磁性法、超聲波測量法等幾種人們比較熟悉并應(yīng)用較普遍的殘余應(yīng)力測定方法。 </p><p>　?。?）對盲孔法

3、測定構(gòu)件殘余應(yīng)力的計算方法，進行了比較詳細(xì)理論推導(dǎo)，并對應(yīng)變釋放系數(shù)A、B的實驗標(biāo)定進行了理論分析。 </p><p>　?。?）運用ANSYS10.0軟件，通過有限元分析對盲孔法測定殘余應(yīng)力計算過程中的A、B系數(shù)進行有限元標(biāo)定。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：振動時效技術(shù)、殘余應(yīng)力、盲孔法、應(yīng)變釋放系數(shù)、有限元分析</p><p>　　Numerical simu

4、lation of blind-hole method in VSR</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Vibratory stress relief technology adapt to the modern industrial society in energy and environmental protection

5、request, is a revolutionary high-tech. It is widely used in the world in recent decades . We judge the effect of vibratory stress relief technology mainly by determination the size of the residual stress before and after

6、 this process. </p><p>　　This thesis mainly studies the determination of residual stress components and the finite element simulation of blind hole method , as follows: </p><p>　　(1) Introduces

7、some popular residual stress measuring method: Cutting method, blind hole method, magnetic method, ultrasonic measure method and so on.</p><p>　　(2) Detailed derivation the calculation method of blind hole m

8、ethod, and analyze the experimental calibration of strain energy release coefficient A、B by theory.</p><p>　　(3) Using finite element analysis software ansys 10.0, through the finite element analysis calibra

9、tion the blind hole method strain energy release coefficient A、B.</p><p>　　Keywords: vibratory stress relief; residual stress; blind-hole method; strain relief factor; finite element analysis</p><

10、p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1課題的來源1</p><p>　　1.2課

11、題的意義1</p><p>　　1.3振動時效技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3.1 振動時效技術(shù)國外的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.2 振動時效技術(shù)國外的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4課題研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　2構(gòu)件殘余應(yīng)力的一般測定方法4</p>

12、;<p>　　2.1機械釋放測量法4</p><p>　　2.1.1逐層銑削法4</p><p>　　2.1.2切割法4</p><p>　　2.1.3盲孔法4</p><p>　　2.2非破壞性測量方法5</p><p>　　2.2.1磁性法5</p><p>　　2

13、.2.2中子衍射法5</p><p>　　2.2.3超聲波法6</p><p>　　2.2.4其它方法7</p><p>　　3盲孔法測定殘余應(yīng)力8</p><p>　　3.1基于通孔條件的盲孔法計算應(yīng)力公式推導(dǎo)9</p><p>　　3.2盲孔應(yīng)變釋放系數(shù)A、B的實驗標(biāo)定13</p><

14、;p>　　3.2.1釋放系數(shù)A、B值的實驗標(biāo)定14</p><p>　　4盲孔應(yīng)變釋放系數(shù)A、B值的有限元標(biāo)定15</p><p>　　4.1實體模型的建立16</p><p>　　4.1.1建立長方體模型16</p><p>　　4.1.2建立圓柱體模型16</p><p>　　4.1.3對長方體和圓

15、柱體進行布爾運算的減運算17</p><p>　　4.2定義材料類型和單元屬性17</p><p>　　4.2.1定義單元類型17</p><p>　　4.2.2定義材料屬性18</p><p>　　4.3實體模型的網(wǎng)格劃分19</p><p>　　4.4加載及求解20</p><p&g

16、t;　　4.4.1定義分析類型20</p><p>　　4.4.2自由度的約束 20</p><p>　　4.4.3有限元模型的加載 21</p><p>　　4.4.4運算 22</p><p>　　4.5計算結(jié)果的提取和計算23</p><p><b>　　總結(jié)和展望26</b>&

17、lt;/p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>　　致謝29</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題的來源</b></p><p>　　金屬工件在鑄

18、造、鍛壓、焊接、切削加工和使用過程中，由于受熱、冷、機械變形作用，會在工件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，使工件在服役過程中產(chǎn)生應(yīng)力變形和失效。過去通常采用熱時效和自然時效消除殘余應(yīng)力。然而自然時效周期太長，占地面積大，不適應(yīng)大批量生產(chǎn)；熱時效費用高，爐溫控制難，受熱不均易致裂，并在冷卻過程中產(chǎn)生新的應(yīng)力[1]。振動時效能顯著節(jié)能、降低成本、縮短周期[2]。與熱時效相比，振動時效可節(jié)約成本90％ 以上，節(jié)能95％ 以上，節(jié)約投資90％以上，振動時效通

19、常僅需0．5h，最長不超過1h。振動時效設(shè)備輕便，工藝簡單，自動化程度高，不受工件大小、重量、地點限制。</p><p>　　振動時效適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)社會對能源和環(huán)保的要求，是一種革命性的高新技術(shù)。近20、30年來在世界范圍內(nèi)得到了更為廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　1.2課題的意義</b></p><p>　　振動時效技術(shù)是利用一個帶有

20、偏心輪的激振器，根據(jù)構(gòu)件的尺寸和形狀調(diào)整激振力和激振頻率，其中激振力調(diào)到構(gòu)件所需要的振動強度（附加動應(yīng)力），激振頻率則調(diào)到接近工件的固有頻率，使用亞共振來提高除應(yīng)力效率。它的特點是時效時間短，綠色、節(jié)能、環(huán)保、無污染；設(shè)備的所需的投資少。[3]</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、社會的進步，人們對于環(huán)境保護、減少能源的消耗、減少設(shè)備投資不斷提高。因此振動時效技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注，目前在西方國家該技術(shù)

21、已經(jīng)開始普遍的被推廣和使用，我們也在上世紀(jì)80、90年代開始了對振動時效技術(shù)的研究。振動時效技術(shù)可以說是熱時效的補充和發(fā)展，在一定范圍內(nèi)逐步取代熱時效。尤其在當(dāng)今注重環(huán)保和能源短缺的背景之下，對于振動時效技術(shù)的研究和推廣有著更加重要的意義。[4]</p><p>　　目前，人們主要通過對構(gòu)件振動時效前后的殘余應(yīng)力的大小的測定來檢驗振動時效效果[5]，其中盲孔法是現(xiàn)在比較流行的方法。</p><

22、p>　　1.3振動時效技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 振動時效技術(shù)在國外的研究現(xiàn)狀</p><p>　　振動時效起源于二次世界大戰(zhàn)以后的歐美國家。在上世紀(jì)50年代前后，振動理論、測試技術(shù)和激振設(shè)備都得到迅速的發(fā)展。現(xiàn)在，振動和控制設(shè)備日臻完善,振動時效已為十多個工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用。 美某應(yīng)力消除公司擁有350臺振動時效設(shè)備，進行過5000多項振動時效處理[6]。

23、 英國和德國對飛機裝配架的焊接梁和框架普遍采用了振動時效。 前蘇聯(lián)金屬切削機床實驗科學(xué)研究院將振動時效工藝推薦給各機床廠，某些重型機床廠的大件和基礎(chǔ)的零件全部采用了振動時效。 在能源緊缺、生態(tài)環(huán)境越來越惡化的形勢下，高效節(jié)能減少環(huán)境污染的VSR工藝近二三十年來在國外得到了迅速發(fā)展[7]?，F(xiàn)在，美、英、德、法、俄、加、比、羅、日等國均已不同程度地把VSR工藝應(yīng)用于航空、海洋、 鉆探、礦山、機床、紡織、造紙、石油運輸?shù)雀鞣N輕重工業(yè)的鑄、鍛、

24、焊件以及有色金屬工件中。美國、德國、法國、英國都有世界知名的VSR設(shè)備制造商。</p><p>　　1.3.2 振動時效技術(shù)在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　振動時效（VSR）20 世紀(jì)70年代被引進我國。1974 年北京機床研究所正式將VSR工藝列為研究課題,開始進行機床鑄鐵件應(yīng)用VSR工藝及設(shè)備的研究工作，經(jīng)過幾年的研究，確定了VSR的基本工藝方法，肯定了VSR效果。 隨著研究的進

25、行和深入，在“六五”期間VSR又被列為中國38項重點攻關(guān)任務(wù)分子項"提高機床鑄件質(zhì)量的研究" 內(nèi)容之中,由北京機床研究所負(fù)責(zé)進行VSR工藝實用性研究。 按期完成研究任務(wù)，“ 六五” 總鑒定，VSR工藝研究達到了世界先進水平。2003 年全國科協(xié)大會選定振動時效作為大會宣讀論文。 在2008 年，國防科工委又頒布了振動時效《 裝甲車輛振動消除應(yīng)力技術(shù)要求》（WJ2696-2008)標(biāo)準(zhǔn)。 這一切為振動消除應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展

26、和應(yīng)用起到了極大的推動作用。</p><p>　　VSR在中國從無到有，現(xiàn)在已有幾千臺VSR設(shè)備在我國的機床、模具、鍛壓、鑄造、木工、航空、航天、冶金、鐵道、礦山、造船、紡織、核電站等行業(yè)運行。</p><p>　　但因為傳統(tǒng)的振動時效還存在著許多的問題，始終沒有被大多數(shù)企業(yè)納入正式的工藝流程，在國內(nèi)外機械制造領(lǐng)域仍普遍采用熱時效處理方式。</p><p>　　1.

27、4課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本文研究的是振動時效技術(shù)工藝過程中的時效效果的評定環(huán)節(jié)。我們利用測定構(gòu)件時效前后的構(gòu)件殘余應(yīng)力的變化量來評定其效果。具體研究內(nèi)容包括： </p><p>　?。?）構(gòu)件殘余應(yīng)力的一般測定方法。介紹了切割法、盲孔法、磁性法、超聲波測量法等幾種人們比較熟悉并應(yīng)用較普遍的殘余應(yīng)力測定方法。 </p><p>　?。?）盲孔法測定殘

28、余應(yīng)力計算。對于運用盲孔法測定構(gòu)件殘余應(yīng)力的計算方法，進行了比較詳細(xì)理論推導(dǎo)，并對應(yīng)變釋放系數(shù)A、B的實驗標(biāo)定進行了理論分析。 </p><p>　?。?）盲孔法中A、B系數(shù)有限元標(biāo)定。運用ANSYS10.0軟件，通過有限元分析對921A鋼構(gòu)件在盲孔狀態(tài)下測定殘余應(yīng)力計算過程中的A、B系數(shù)進行有限元標(biāo)定。 </p><p>　　2構(gòu)件殘余應(yīng)力的一般測試方法</p><p

29、>　　2.1機械釋放測量法</p><p>　　2.1.1逐層銑削法</p><p>　　逐層銑削法就是采用銑、研磨拋光、腐蝕、電解腐蝕等方法對已磨削處理過的構(gòu)件表面進行剝層,使構(gòu)件表面殘余應(yīng)力得到釋放,引起試件產(chǎn)生變形并確定構(gòu)件的變形量[8],再根據(jù)彈性理論可以推算出被削層內(nèi)的應(yīng)力。這種方法的優(yōu)點是可以測定厚度上梯度較大的內(nèi)應(yīng)力[9]。 </p><p>　

30、　2.1.2切割法[10]</p><p>　　切割法普遍適用于構(gòu)件處于平面應(yīng)力狀態(tài),或沿厚度方向變化不大的板狀構(gòu)件。具體作法是:首先在欲測點上粘貼應(yīng)變片,并用劃先工具劃出相應(yīng)的切割線,連接儀器后沿切割線切出子單元。單元體由于去掉周圍的約束,而使殘余應(yīng)力釋放,通過粘貼在單元上的應(yīng)變片即可測量其應(yīng)變(如圖2.1所示)。 </p><p>　　圖2.1 切割法的貼片和切割線示意圖 </p

31、><p><b>　　2.1.3盲孔法</b></p><p>　　若構(gòu)件內(nèi)存在殘余應(yīng)力場和彈性應(yīng)變場，在應(yīng)力場內(nèi)任意點處鉆一小盲孔(直徑為d，深為h)，該處的金屬和其中的殘余應(yīng)力即被釋放，原應(yīng)力場失去平衡，這時盲孔周圍將產(chǎn)生一定量的釋放應(yīng)變(其大小與釋放應(yīng)力是相對應(yīng)的)，并使原應(yīng)力場達到新的平衡，形成新的應(yīng)力場和應(yīng)變場，測出釋放應(yīng)變△，即可利用相應(yīng)公式計算出初始測試點的

32、殘余應(yīng)力。</p><p>　　圖2.2 盲孔法殘余應(yīng)力測量原理圖 </p><p>　　目前關(guān)于盲孔殘余應(yīng)力釋放的分析，大致是在套用通孔分析方法的基礎(chǔ)上做些修正，對于由圖1所示應(yīng)變計測得的釋放應(yīng)變，其應(yīng)力計算公式為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中，分別為相應(yīng)各應(yīng)變計鉆孔后測得的

33、釋放應(yīng)變；A、B為應(yīng)變釋放系數(shù)；為主應(yīng)力。</p><p>　　通孔應(yīng)變釋放系數(shù)可由Kirsch理論解得到</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中分別為被測材料的彈性模量和泊松比 ，，分別為孔徑和盲孔中心到應(yīng)變計孔端、遠(yuǎn)孔端距離。[12]</p><p>　　盲孔應(yīng)變釋放系數(shù)則需由標(biāo)定試

34、驗確定，假設(shè)人為地在構(gòu)件中施加單向應(yīng)力場( )，應(yīng)變計1、3分別平行于方向，即=0，則有</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p>　　將單向應(yīng)力場帶入(3)得</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p>　　由1、3應(yīng)變計測得的釋放應(yīng)變 即可求出應(yīng)變釋放系

35、數(shù)A、B。</p><p>　　2.2非破壞性測量方法</p><p>　　2.21磁性法[11]</p><p>　　磁性法是根據(jù)鐵磁材料受力后，磁性的變化來評定內(nèi)應(yīng)力。目前實用的方法有磁應(yīng)變法和磁噪聲法。磁噪聲法是鐵磁材料在外加交變磁場作用下，磁疇壁突然發(fā)生不連續(xù)移動，釋放出彈性應(yīng)力-應(yīng)變波，此現(xiàn)象由德國物理學(xué)家巴克豪森（H Barkhausen）于1919年發(fā)

36、現(xiàn)，稱為巴克豪森噪聲（BN）。每一BN在探測線圈內(nèi)感應(yīng)一個脈沖電壓，其大小一般以峰值或平均值來表示。材料的顯微組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)等與BN信號的大小有一定對應(yīng)關(guān)系。磁噪聲法就是根據(jù)BN信號的大小來測定應(yīng)力和一些顯微缺陷以及組織變化。磁應(yīng)變法是利用鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng)來測定應(yīng)力，即在應(yīng)力作用下，鐵磁材料的導(dǎo)磁率或磁阻發(fā)生變化。同時，磁-彈相互作用，產(chǎn)生磁各向異性，導(dǎo)磁率作為張量與應(yīng)力有著一定的關(guān)系。利用該原理，磁應(yīng)變法可以用來測定某點的主

37、應(yīng)力大小及方向。 </p><p>　　磁性法僅適用于鐵磁材料，且對材質(zhì)比較敏感，每次都需先標(biāo)定。由于在測試過程中存在一定的累積誤差，故精度不高。但其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、易于操作、特別適用于現(xiàn)場條件要求不嚴(yán)格的地方使用。目前，磁性法主要用來檢測焊接殘余應(yīng)力，同時在去應(yīng)力處理的熱時效和振動時效方面也有一些應(yīng)用。 </p><p>　　2.2.2中子衍射法</p><p

38、>　　中子衍射法一種測量構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力的常用方法。通過研究衍射束的峰值位置和強度，可獲應(yīng)力或應(yīng)變的數(shù)據(jù)r J。但中子的穿透深度比x射線大得多，可以用來測量焊接構(gòu)件沿層深的殘余應(yīng)力[12]。由于材料中參與反射的區(qū)域較大，</p><p>　　2.2.3 超聲波法測殘余應(yīng)力</p><p>　　超聲波法基于聲彈性理論基礎(chǔ)。即超聲波在材料內(nèi)部傳播時，利用應(yīng)力引起的聲雙折射效應(yīng)對應(yīng)力進行測

39、量。它是近年來才出現(xiàn)的無損檢測的新方法。 </p><p>　　超聲波法可適用的材料較多，探測深度較大，可簡單、快速、準(zhǔn)確的檢測到試件表面和內(nèi)部殘余應(yīng)力。但由于聲波波長太長，應(yīng)力引起的波速變化 微小，且受材料的形狀及組織結(jié)構(gòu)影響大，故其檢測精度低，只能測試高值殘余應(yīng)力。同時，該法僅能測超聲路程上的平均速度，因此僅能用來檢測均勻的應(yīng)力場。目前，超聲波法主要用來檢測熱殘余應(yīng)力、焊接應(yīng)力和螺栓應(yīng)力。 </p>

40、;<p><b>　　2.2.4 其他 </b></p><p>　　隨著測試技術(shù)的不斷進步，殘余應(yīng)力的新的測定方法也不斷涌現(xiàn)出來，如材料的拉壓異性法[13]、無損電測法[14]、反向疊加應(yīng)力法等方法都是近期出現(xiàn)的新的方法。</p><p>　　3盲孔法測試殘余應(yīng)力</p><p>　　盲孔法由J.Mathar早在1934 年首先

41、提出，自從美國材料試驗協(xié)會ASTM1981年制訂的測量標(biāo)準(zhǔn)(E837-81)公布以來，后經(jīng)長期不斷研究修訂和補充完善目前已在國外機械行業(yè)中廣泛的使用。 </p><p>　　盲孔法測量殘余應(yīng)力是在鉆孔法（通孔法）的基礎(chǔ)上為了降低構(gòu)件因為鉆孔而受損傷的程度，將原來的通孔改為盲孔而形成的。其基本原理為：若構(gòu)件內(nèi)存在殘余應(yīng)力場（，），在應(yīng)力場內(nèi)任意一處鉆一定直徑（d）和深度（h）的小孔，該處的金屬連同其中的殘余應(yīng)力即被

42、釋放，原有的殘余應(yīng)力也失去了平衡，這時的盲孔周圍將產(chǎn)生一定量的釋放應(yīng)變，他的大小與由于盲孔作用所釋放的應(yīng)力是想對應(yīng)的。測定了釋放應(yīng)變的大小，即可通過相應(yīng)的計算公式確定測點的原有殘余應(yīng)力。 </p><p>　　盲孔法測試殘余應(yīng)力的技術(shù)包括貼片、鉆孔和測量計算3個主要的部分，由以下基本操作步驟組成：（1）專用應(yīng)變花粘貼于被測構(gòu)件表面。（2）各個應(yīng)變片連接到靜態(tài)應(yīng)變儀上。（3）安裝鉆孔裝置、鉆孔。（4）測讀釋放的應(yīng)變

43、值。（5）計算殘余應(yīng)力。其中，步驟（3）、（5）是整個測試過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 </p><p>　　盲孔法測試殘余應(yīng)力的計算是在近似利用通孔法的計算解析基礎(chǔ)對應(yīng)力松弛系數(shù)A、B值按照測試條件進行實際標(biāo)定來獲得較為準(zhǔn)確的測定結(jié)果[15]。 </p><p>　　3.1基于通孔條件的盲孔法應(yīng)力計算公式推導(dǎo)</p><p>　　設(shè)在無限大的平板上作用著主應(yīng)力和，那么在板上

44、任意一點A上的應(yīng)力分量為 </p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　當(dāng)在板O點處鉆一半徑為a的通孔且2a遠(yuǎn)小于板的邊界尺寸如下圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 鉆孔示意圖</p><p>　　根據(jù)彈性力學(xué)Kirsch公式解得到</p><p><b&g

45、t;　?。?-2）</b></p><p>　　因此在鉆孔前后，任意一點A的應(yīng)力分量的變化量為</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　、是點A在鉆孔后而應(yīng)力松弛所釋放應(yīng)力的結(jié)果。那么我們在A點處沿著其徑向貼一應(yīng)變計（如圖3.2所示）。</p><p>　　圖3.2 貼應(yīng)變計示意圖

46、</p><p>　　圖3.2中L為應(yīng)變片的長度，、分別為鉆孔中心到應(yīng)變計近孔端、遠(yuǎn)孔端的距離。應(yīng)變片的柵長中點與A點剛好相重合，那么在我們鉆孔之后，應(yīng)變計由于受到、的作用其應(yīng)變值將會發(fā)生變法。[16] </p><p><b>　　根據(jù)廣義胡克定律</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p>

47、;<p><b>　　其應(yīng)變的變化值為：</b></p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　式中、分別為被測材料的彈性模量和泊松比</p><p>　　因為應(yīng)變計的長度L有限，所以通過應(yīng)變計測得的是沿著應(yīng)變計L上的平均應(yīng)變化值，其值為：</p><p>　　=

48、= （3-6）</p><p>　　那么我們將式（3-3）代入式（3-6），就可以建立點A處的徑向應(yīng)變和它的主應(yīng)變力、及主方向之間的關(guān)系式</p><p>　　(3-7) </p><p>　　根據(jù)式（3-7）可知，我們只要在圖4所示的板上分布與點O為等距離的三個應(yīng)變計測量點A、B、C，測出三個點上的徑向應(yīng)變、、，通過三點的測量計算就可

49、以求得主應(yīng)力、及主方向的大小。</p><p>　　將式（3-3）代入（3-6）后，通過積分計算得：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中A、B為應(yīng)變釋放系數(shù)</p><p><b>　　其中</b></p><p>　?。?-9）

50、 </p><p>　　我們假設(shè)與鉆孔中心O點等距離分布的應(yīng)變片A、B、C三點與主應(yīng)力1σ所成角度分別為θ、θ+α、θ+β如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3應(yīng)變片分布圖</p><p>　　那么通過式（3-8）我們就可以建立三個應(yīng)變片變化值的方程組：</p><p><b>　?。?-10）</b&g

51、t;</p><p>　　測定殘余應(yīng)力時，我們所選擇的應(yīng)變片的貼片方式如下圖3.4所示</p><p>　　圖3.4盲孔法測量殘余應(yīng)變片示意圖</p><p>　　根據(jù)上圖得、，代入式3-10得</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　解上式得<

52、;/b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　式（3-11）就是在套用通孔法測殘余應(yīng)力的計算方法的基礎(chǔ)上用于盲孔法測定殘余應(yīng)力計算的解析方程。與通孔法所不同的是在通孔法中通孔應(yīng)變釋放系數(shù)可以直接按有Kirsch理論解得的式（3-9）代入方程組計算。而盲孔法計算時它的應(yīng)變釋放系數(shù)必須通過實驗去標(biāo)定，這樣才可以在近似利用通孔法計算解

53、析式的基礎(chǔ)上代入實際標(biāo)定系數(shù)A、B去計算獲得比較準(zhǔn)確的盲孔法殘余應(yīng)力測定結(jié)果。 </p><p>　　3.2盲孔應(yīng)變釋放系數(shù)A、B的實驗標(biāo)定</p><p>　　盲孔應(yīng)變釋放系數(shù)A、B值的標(biāo)定是盲孔法測定構(gòu)件殘余應(yīng)力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。A、B系數(shù)的標(biāo)定正確與否將直接影響到測定結(jié)果的計算是否準(zhǔn)確。 </p><p>　　目前在實際的工程運用中人們普遍采用實驗標(biāo)定的方法來標(biāo)定A

54、、B系數(shù)。 </p><p>　　3.2.1 釋放系數(shù)A、B值的實驗標(biāo)定</p><p>　　根據(jù)小孔法基本原理和計算公式標(biāo)定試驗最好在平面應(yīng)力場進行，由于加載條件的限制，一般都采用單向均勻加載的方式進行標(biāo)定。</p><p>　　我們在構(gòu)件中施加一個單向應(yīng)力力場，并且試應(yīng)變計1和3平行于、方向，即（=、、），于是將上述單向應(yīng)力代入式（3-11）得：</p&g

55、t;<p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　=A </p><p>　　解式（3-13）得：</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　由應(yīng)變片1、3測得的釋放應(yīng)變、,就可以求得應(yīng)變釋放系數(shù)A、B</p>

56、<p>　　如圖3.5所示標(biāo)定試驗時，對試板施加一定外載（單向拉伸），記錄應(yīng)變花1、2、3的徑向應(yīng)變值、、，然后在中心出鉆一個盲孔，測得鉆孔后應(yīng)變花的徑向值、、 。</p><p>　　于是得到應(yīng)變的改變量：</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　將式（3-15）代入式（3-14），即可求得應(yīng)變釋放系數(shù)

57、A、B的實驗標(biāo)定值</p><p>　　在進行實驗標(biāo)定時候，首先要解決的問題是應(yīng)變花的分布。通過綜合考慮我們可以采用如圖3.5所示的應(yīng)變計分布方法來進行貼片。</p><p>　　圖3.5標(biāo)定試件的應(yīng)變計分布</p><p>　　如圖3.5所描述的中應(yīng)變花1、2、3分布與試板的中心用于測定試板鉆孔前后的應(yīng)變量。由于在對試板施加一個外載應(yīng)力時，可能出現(xiàn)加載偏心和使試板

58、發(fā)生扭轉(zhuǎn)，從而影響實驗標(biāo)定的準(zhǔn)確性，我們按圖所示在1、2、3應(yīng)變片的對稱面分布4、5、6應(yīng)變片，用于校正加載過程中的偏心和試板的扭轉(zhuǎn)。</p><p>　　為了保證標(biāo)定實驗的準(zhǔn)確性，我們要求在不卸載外應(yīng)力的狀況下在指定位置進行鉆孔；但在實際的實驗過程中卻由于鉆孔等加工條件的限制，需要對試板先卸載并取下試板，再在鉆孔裝置上進行鉆孔，然后在加載拉伸，測定鉆孔后的應(yīng)變。為此我們設(shè)置了7、8、9、10應(yīng)變片，通過對他們的

59、測定來盡量保證鉆孔前后兩次對試板加載的一致。</p><p>　　在標(biāo)定應(yīng)變釋放系數(shù)A、B時，加載應(yīng)力必須大于（為材料的屈服極限），這樣得到的A、B值比較接近常數(shù)，。另外，由于鉆孔，將在孔邊形成應(yīng)力集中的現(xiàn)象，為了不使應(yīng)力集中引起材料的塑性變形，影響A、B的標(biāo)定精度，應(yīng)使。當(dāng)應(yīng)力水平在（）變化時，應(yīng)力水平應(yīng)該在不引起塑性變形的前提下盡量接近，這樣有利于提高測定精度。</p><p>　　為

60、了是A、B的標(biāo)定更加的準(zhǔn)確，我們應(yīng)該使外載應(yīng)力在（）的范圍內(nèi)對試扳進行不同應(yīng)力水平情況下的多次加載。最后在計算A、B值時，對通過多次加載后計算得到的多組A、B數(shù)據(jù)進行平均處理，得到A、B的平均值代入式（3-12）進行計算。</p><p>　　由于應(yīng)變釋放系數(shù)A、B值隨著鉆孔深度的增加會發(fā)生變化[17]。所以在實驗標(biāo)定A、B系數(shù)的時候，試板上所鉆盲孔的孔徑和深度應(yīng)該和在對構(gòu)件進行盲孔法測定殘余應(yīng)力時鉆盲孔的孔徑、

61、深度一致，從而保證殘余應(yīng)力測定。</p><p>　　4盲孔法殘余應(yīng)變釋放系數(shù)的有限元標(biāo)定</p><p>　　我們知道，對于淺盲孔法, 它們與材料性能參數(shù)(E、L)、孔的幾何參數(shù)(d、h)、應(yīng)變柵的粘貼狀態(tài)、儀器的靈敏度、測量精度、測試對象的幾何形狀及應(yīng)力狀態(tài)等有關(guān)。[18]為了便于理論分析, 設(shè)其力學(xué)模型如圖1 所示。研究對象為均勻應(yīng)力狀態(tài), 設(shè)孔無偏心, 應(yīng)變柵無橫向效應(yīng), 未發(fā)生塑

62、性變形, 即主要考慮孔深度的影響。[19]圖4.1a 是被測試件的原始應(yīng)力狀態(tài)。在其上鉆一個盲孔, 相當(dāng)于將淺盲孔的應(yīng)力去除, 這一過程用力學(xué)模型表示為狀態(tài)c。狀態(tài)b 是在淺盲孔邊界上孔, 相當(dāng)于將淺盲孔的應(yīng)力去除, 這一過程用力學(xué)模型表示為狀態(tài)c。狀態(tài)b 是在淺盲孔邊界上施加與原始應(yīng)力大小相等、方向相反的部分應(yīng)力。顯然狀態(tài)a 與b 的疊加等于狀態(tài)c, 狀態(tài)c 為鉆孔后的應(yīng)力狀態(tài)。分析測試過程, 測量的應(yīng)變計讀數(shù)是鉆孔前后的應(yīng)變變化值。

63、即狀態(tài)c 的應(yīng)變減去狀態(tài)a 的應(yīng)變, 也就是狀態(tài)b 力學(xué)模型下的應(yīng)變值。因此, 將b狀態(tài)下的應(yīng)變值代入公式2-4可以獲得A 、B 值, 對狀態(tài)b 進行不同深度的有限元計算, 可得到不同條件的A 、B 釋放系數(shù)。</p><p>　　圖4.1有限元計算原理圖</p><p>　　我們使用有限元分析軟件ANSYS對盲孔法應(yīng)力釋放系數(shù)A、B進行標(biāo)定[20]。由于對稱性，取標(biāo)定試件中間的1/4建立

64、三維有限元模型，模型尺為60,中心盲孔直徑為2mm.材料為921A鋼，其彈性E=2.1X105Mpa,泊松比μ=0.3，屈服強度σs=588Mpa,硬化指數(shù)取彈性模量的1/10（2.1X103Mpa），整個有限元模型均為六面體單元，在X方向施加均布載荷P作用。使孔邊不產(chǎn)生塑性變形，我們?nèi)=100Mpa。</p><p>　　4.1實體模型的建立</p><p>　　4.1.1建立長方體模

65、型</p><p>　　打開ANSYS10.0軟件，單擊Main Menu（主菜單）→Preprocessor(前處理) →Modeling(建模) →Create(創(chuàng)建) →Volumes(體) →By 2 corners＆Z。我們通過標(biāo)定角點坐標(biāo)X=0，Y=0和長方體的長、寬、高分別為60mm、30mm、12mm（如圖4.2所示），單擊OK完成長方體實體的建模。 </p><p>　　

66、圖4.2長方體參數(shù) 圖4.3圓柱體參數(shù)</p><p>　　4.1.2建立圓柱體模型</p><p>　　單擊Main Menu（主菜單）→Preprocessor(前處理) →Modeling(建模) →Create(創(chuàng)建) →Volumes(體) →Cylinder(圓柱體) →Solid Cylinder(實心圓柱體)。我們設(shè)定其半徑R=1mm

67、，高度D=6mm（如圖4.2所示）。單擊OK完成圓柱體實體的建模。</p><p>　　4.1.3 對長方體和圓柱體進行布爾運算的減運算</p><p>　　單擊Main Menu（主菜單）→Preprocessor(前處理) →Modeling(建模) →Operate(操作) →Booleans(布爾運算) →Subtract(減運算) →Volumes(體)。 在彈出的Subtrac

68、t Volumes對話框后，先拾取長方體→單擊OK，再先拾取圓柱體→單擊OK。此時體相減操作完成，生成分析所用的實體模型（如圖4.4所示）。</p><p>　　圖4.4所需實體模型</p><p>　　4.2定義單元類型和材料屬性</p><p>　　4.2.1 定義單元類型</p><p>　　單擊Main Menu（主菜單）→Prepr

69、ocessor(前處理) →Element Type(單元類型) →Add/Edit/Delete(添加/編輯/刪除)。在彈出的單元定義對話框中,點擊Add添加單元類型。我們選擇選擇Solid→Brick 8 node 45（8節(jié)點6面體單元），如圖4.5所示。點擊OK完成單元類型的定義。 </p><p>　　圖4.5 定義單元類型</p><p>　　4.2.2 定義材料的屬性 <

70、;/p><p>　　單擊Main Menu（主菜單）→Preprocessor(前處理) →Material Props →Material Models命令。在彈出的Define Material Model Behavior(定義材料模型屬性窗口)對話框的右邊列表中依次雙擊Structural→Linear→Elastic→Isotropic（如圖4.6）。</p><p>　　圖4.6定

71、義材料屬性</p><p>　　此時將彈出一個線彈性、各向同性材料模型屬性的定義對話框。在EX中輸入彈性模量2.1X1011Pa,在Prxy中輸入泊松比0.3（如圖4.7所示），完成后單擊OK結(jié)束。定義完成后在定義材料模型的窗口中選擇Material→Exit命令，退出模型材料定義窗口。</p><p>　　圖4.7設(shè)定彈性模量和泊松比</p><p>　　4.3實

72、體模型的網(wǎng)格劃分</p><p>　　在網(wǎng)格劃分中我們采用智能網(wǎng)格劃分法對實體模型進行網(wǎng)格劃分，建立分析所需的有限元分析模型。 </p><p>　　單擊Main Menu（主菜單）→Preprocessor(前處理) →Meshing(結(jié)網(wǎng)) →Mesh Tool(網(wǎng)格劃分工具)。在彈出的對話框中，選擇第一級最精細(xì)劃分，再選擇HBX→SWEEP,最后單擊SWEEP鍵（如圖4.8所示）。&

73、lt;/p><p>　　圖4.9 圖4.10</p><p>　　彈出Volume Sweeping對話框（如圖4.9所示）。拾取創(chuàng)建好的實體模型→單擊OK完成實體模型的網(wǎng)格劃分工作，生成有限元模型（如圖4.10所示）。</p><p><b>　　4.10網(wǎng)格劃分圖</b></p>

74、<p><b>　　4.4加載及求解</b></p><p>　　4.41定義分析類型</p><p>　　單擊Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis。在彈出的對話框中選擇靜力分析（Static）→點擊OK完成分析類型的定義（如圖3.11所示）</p><p>　　圖4.11分析

75、類型的選擇</p><p>　　4.4.2 自由度的約束（邊界條件的處理） </p><p>　　由于對稱性，在YOZ面上的所有節(jié)點的X方向的位移為0，在XOZ面上的所有節(jié)點的Y方向的位移為0。 </p><p>　　首先對YOZ面進行自由度約束，單擊Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacem

76、ent(自由度的約束)→On Areas(面約束)。我們拾取YOZ面在彈出的對話框中選擇UY，在VALUE Displacement Value中輸入0，最后點擊OK完成對YOZ面X方向位移的約束（如圖4.12）。按同樣的方法對XOZ面的Y方向位移進行約束（如圖4.13）。</p><p>　　圖4.12 X方向施加約束 圖4.13 Y方向施加約束 </p><p>

77、;　　4.4.3 有限元模型的加載 </p><p>　　單擊Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Pressure→On Areas(在面上均布加載)。由于我們對有限元模型加載的是拉伸載荷，所以為負(fù)值。</p><p>　　圖4.14 加載操作</p><p><b>　　4.4.4 運算 &l

78、t;/b></p><p>　　依次單擊Main Menu→Solution→Solve→Current LS。在依次彈出的對話框中點擊OK→YES,完成對加載有限元模型的運算工作。 </p><p>　　4.15 運算后模型圖</p><p>　　圖4.16 模型總體 X方向的應(yīng)變分布圖</p><p>　　圖4.17 模型總體

79、Y方向應(yīng)變分布圖</p><p>　　圖4.18盲孔附近X方向應(yīng)變分布 圖4.19盲孔附近Y方向應(yīng)變分布</p><p>　　4.4.5 計算結(jié)果的提取及計算 </p><p>　　我們提取盲孔附近多個單元的X方向和Y方向的應(yīng)變值，然后求平均值，即為模型中應(yīng)變片處的應(yīng)變值。</p><p>　　依次單擊Main Menu→TimeH

80、ist Postpro→Define Variables。在彈出的對話框中點擊ADD，再在彈出的對話框中選擇Element Results→OK，拾取指定單元E1。再在彈出的Define Element Results Variables對話框中進行參數(shù)與分析設(shè)定（如圖4.16所示）。用相同的方法提取E2單元。</p><p>　　4.16單元求解設(shè)定</p><p>　　在完成對所要提取

81、的E1、E2單元后，點擊List Variable在對話框中依次輸入0、1、2、3→OK，輸出測定結(jié)果（如圖4.17所示）。 </p><p>　　圖4.17 輸出結(jié)果示意圖</p><p>　　將所得到的應(yīng)變片的平均應(yīng)變值減去鉆孔前應(yīng)變片的平均應(yīng)變值即可得到加載時釋放的應(yīng)變、。我們以孔徑為2mm，孔深為6mm的模型數(shù)據(jù)為例，此時,。</p><p><b&

82、gt;　　代入下式得：</b></p><p><b>　　=0.405</b></p><p><b>　　B==0.798</b></p><p>　　用相同的方法建立相同孔徑，不同孔深的模型，求得不同孔深時的A、B值。將所得到的數(shù)據(jù)進行數(shù)值擬合（如圖4-17）。</p><p>　

83、　圖4.17 釋放系數(shù)A、B的數(shù)值擬合曲線</p><p>　　由圖可得，應(yīng)變釋放系數(shù)A、B 的絕對值隨孔深h與孔徑d比值 增大而增大，當(dāng)h／d大于1時，A、B基本保持不變。</p><p><b>　　總結(jié)和展望</b></p><p>　　振動時效能顯著節(jié)能、降低成本、縮短周期，在能源短缺和注重環(huán)境保護的今天，該技術(shù)具有廣闊的推廣和發(fā)展前

84、進。對于振動時效技術(shù)效果的檢驗，我們可以通過測定構(gòu)件時效前后的殘余應(yīng)力來檢驗。而殘余應(yīng)力的測定我們可采用機械釋放測量法（包括切割法、逐層銑銷法、盲孔法等）和非破壞性測量方法（包括磁性法、中子衍射法、超聲波法 等）。隨著測試技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的殘余應(yīng)力測試方法，如：拉壓異性法、無損電測法、反向疊加應(yīng)力法。</p><p>　　盲孔法是比較普遍的一種測試方法，它對構(gòu)件的破壞性較通孔法、切割法小，又具有較高的

85、測定精度。本文對于盲孔法的原理和計算方法做了比較詳細(xì)的分析。</p><p>　　本文采用有限元分析軟件ANSYS對盲孔法的殘余應(yīng)力釋放系數(shù)A、B進行了有限元標(biāo)定，并將不同孔深時得到的A、B值進行了線性擬合。這個過程中較好的完成了實體建模、面的自由度約束、加載計算、單元的提取等。但有限元標(biāo)定A、B系數(shù)中還存在一些不足之處，如網(wǎng)格劃分控制不夠精確、不夠到位，導(dǎo)致分析結(jié)果精度不是很高，與理論值存在一點的偏差。 <

86、;/p><p>　　通過本次研究，我對振動時效技術(shù)以及測試殘余應(yīng)力各種方法有了深刻的認(rèn)識，學(xué)會了如何使用ANSYS軟件對構(gòu)件進行靜力分析，自學(xué)能力也得到了很大的提高。</p><p>　　有限元法相對實驗法沒有人為的操作誤差，方便可行，隨著對有限元技術(shù)研究的不斷深入 ，有限元網(wǎng)格劃分的質(zhì)量將會越來越高，通過有限元標(biāo)定得到的A、B值也會越來越準(zhǔn)確。有限元法標(biāo)定的優(yōu)勢也將會越來越明顯。</p

87、><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?］胡曉東.振動時效技術(shù)的發(fā)展[J].制造技術(shù)與機床.2009,11(3)：95-99.</p><p>　　［2］孫海燕,王棟.振動時效的有限元分析[J].科技經(jīng)濟市場.2006,7(6):41-45.</p><p>　?。?］賀藝,許宜萍.振動時效機理及其在

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97、/p><p>　　1. 振動時效的概述</p><p>　　金屬工件在鑄造、鍛壓、焊接、切削加工和使用過程中，由于受熱、冷、機械變形作用，會在工件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，使工件在服役過程中產(chǎn)生應(yīng)力變形和失效。</p><p>　　過去通常采用熱時效和自然時效消除殘余應(yīng)力。然而自然時效周期太長，占地面積大，不適應(yīng)大批量生產(chǎn)；熱時效費用高，爐溫控制難，受熱不均易致裂，并在冷卻過程

98、中產(chǎn)生新的應(yīng)力。振動時效能顯著節(jié)能、降低成本、縮短周期。與熱時效相比，振動時效可節(jié)約成本90％ 以上，節(jié)能95％ 以上，節(jié)約投資90％以上，振動時效通常僅需0．5h，最長不超過1h。振動時效設(shè)備輕便，工藝簡單，自動化程度高，不受工件大小、重量、地點限制。</p><p>　　振動時效適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)社會對能源和環(huán)保的要求，是一種革命性的高新技術(shù)。近20、30年來在世界范圍內(nèi)得到了更為廣泛的應(yīng)用。</p>

99、<p>　　振動時效，在國外稱之為“VSR技術(shù)，它是“Vibratory Stress Relief”的縮寫。振動時效其實就是錘擊松弛法的發(fā)展，錘擊松弛法是給工件一個沖擊力，激起工件的響應(yīng)，工件以自己的固有頻率和迅速衰減的振幅作減幅振動。敲擊后的最初振幅大，在工件內(nèi)引起的“振動力”也大。這一振動力多次反復(fù)作用，當(dāng)它與殘余應(yīng)力疊加時，在應(yīng)力集中處超過材料的屈服極限口。引起局部塑性變形，松弛了應(yīng)力，使應(yīng)力峰值降低。錘擊松弛法，是

100、敲擊后的“大振幅”對時效起作用。于是人們得到啟迪：可用一激振力，激起工件的響應(yīng)，并在大振幅下持續(xù)振動一定時間，使工件內(nèi)的“振動力”與殘余應(yīng)力迭加，在應(yīng)力集中處引起塑性變形而松弛應(yīng)力，在此思想下產(chǎn)生了振動時效技術(shù)。它的機理就是在激振器即周期性</p><p>　　外力(激振力)的作用下，使工件(包括鑄件、鍛件、焊接構(gòu)件等)共振，進而松弛殘余應(yīng)力，提高工件的松弛剛度， 使其尺寸穩(wěn)定。由于這種方法可以降低和均化工件內(nèi)的

101、殘余應(yīng)力， 因此可以提高工件的使用強度，可以減小變形而提高工件的精度，可以防止或減少由于熱時效和機加工產(chǎn)生的微觀裂紋的發(fā)生。通過試驗表明：經(jīng)過振動時效處理的工件其殘余應(yīng)力可以被消除20％~80％ 左右，高拉應(yīng)力區(qū)消除的比例比低應(yīng)力區(qū)大。 </p><p>　　國內(nèi)外大量的應(yīng)用實例證明，振動對穩(wěn)定零件的尺寸精度具有良好的作用，然而對于振動時效穩(wěn)定尺寸精度的機理，迄今為止尚無系統(tǒng)的、滿意的解釋。</p>

102、<p>　　從宏觀角度分析，振動時效使零件產(chǎn)生塑性變形，降低和均化殘余應(yīng)力并提高材料的抗變形能力，無疑是導(dǎo)致零件尺寸精度穩(wěn)定的基本原因。從分析殘余應(yīng)力松馳和零件變形中可知，殘余應(yīng)力的存在及其不穩(wěn)定性造成了應(yīng)力松馳和再分布，使零件發(fā)生塑性變形。故通常采用熱時效方法以消除和降低殘余應(yīng)力， 特別是危險的峰值應(yīng)力。振動時效同樣可以降低殘余應(yīng)力。零件在振動處理后殘余應(yīng)力通常可降低20％~30％ ，有時可達50％~60％ 。同時也使峰值

103、應(yīng)力降低，使應(yīng)力分布均化。除殘余應(yīng)力值外，決定零件尺寸穩(wěn)定性的另一重要因素是松馳剛性，或零件抗變形能力。有時雖然零件具有較大的殘余應(yīng)力但因其抗變形能力強，而不致造成大的變形，在這一方面，振動時效同樣表現(xiàn)出明顯的作用。由振動時效的加載試驗結(jié)果可知，振動時效件的抗變形能力不僅高于未經(jīng)時效的零件，也高于經(jīng)熱時效處理的零件。通過振動而使材料得到強化，使零件的尺寸精度達到穩(wěn)定。</p><p>　　從微觀方面分析，振動時效

104、可視為一種以循環(huán)載荷的形式施加于零件上的一種附加應(yīng)力。眾所周知，工程上采用的材料都不是理想的彈性體，其內(nèi)部存在著不同類型的微觀缺陷。鑄鐵中更是存在著大量形狀各異的切割金屬基體的石墨，故而無論是鋼、鑄鐵或其他金屬，其中的微觀缺陷附近都存在著不同程度的應(yīng)力集中。當(dāng)受到振動時，施加于零件上的交變應(yīng)力與零件中的殘余應(yīng)力疊加，當(dāng)應(yīng)力疊加的結(jié)果達到一定的數(shù)值后在應(yīng)力集中最嚴(yán)重的部位就會超過材料的屈服極限而發(fā)生塑性變形，這塑性變形降低了該處殘余應(yīng)力峰

105、值，并強化了金屬基體。而后，振動又在另一些應(yīng)力集中較嚴(yán)重的部位上產(chǎn)生同樣作用，直至振動附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加的代數(shù)和不能引起任何部位的塑性變形為止。此時，振動便不再產(chǎn)生消除和均化殘余應(yīng)力及強化金屬的作用。 </p><p><b>　　主題部分 </b></p><p>　　振動時效的發(fā)展及在我國的應(yīng)用</p><p>　　振動時效起源于二次世

106、界大戰(zhàn)以后的歐美國家。在上世紀(jì)50年代前后，振動理論、測試技術(shù)和激振設(shè)備都得到迅速的發(fā)展。 從而發(fā)現(xiàn)，在工件的共振頻率下進行振動，可以縮短振動處理時間，消除應(yīng)力和穩(wěn)定精度的效果更好，能源消耗也最少。 同時，出現(xiàn)了相應(yīng)的振動設(shè)備。這種新型的振動時效工藝和設(shè)備的出現(xiàn),立即受到各國的高度重視，迅速應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。 現(xiàn)在，振動和控制設(shè)備日臻完善,振動時效已為十多個工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用。 美某應(yīng)力消除公司擁有350臺振動時效設(shè)備，進行過5000

107、多項振動時效處理。 英國和德國對飛機裝配架的焊接梁和框架普遍采用了振動時效。 前蘇聯(lián)金屬切削機床實驗科學(xué)研究院將振動時效工藝推薦給各機床廠，某些重型機床廠的大件和基礎(chǔ)零件全部采用了振動時效。 在能源緊缺、生態(tài)環(huán)境越來越惡化的形勢下，高效節(jié)能減少環(huán)境污染的VSR工藝近二三十年來在國外得到迅速發(fā)展?，F(xiàn)在，美、英、德、法、俄、加、比、羅、日等國均已不同程度地把VSR工藝應(yīng)用于航空、海洋、 鉆探、礦山、機床、紡織、造紙、石油運輸?shù)雀鞣N輕重工業(yè)的

108、鑄、鍛、焊件以及有色金屬工件中。美國、德國、法國、英國都有世界知名的VSR設(shè)備制造商。</p><p>　　振動時效（VSR）20 世紀(jì)70年代被引進我國。1974 年北京機床研究所正式將VSR工藝列為研究課題,開始進行機床鑄鐵件應(yīng)用VSR工藝及設(shè)備的研究工作，經(jīng)過幾年的研究，確定了VSR的基本工藝方法，肯定了VSR效果。 隨著研究的進行和深入，在“六五”期間VSR又被列為中國38項重點攻關(guān)任務(wù)分子項"

109、提高機床鑄件質(zhì)量的研究" 內(nèi)容之中,由北京機床研究所負(fù)責(zé)進行VSR工藝實用性研究。 按期完成研究任務(wù)，“ 六五” 總鑒定，VSR工藝研究達到了世界先進水平。 “七五”期間北京機床研究所又承擔(dān)國家重點課題“消化吸收重大項目一條龍數(shù)控機床焊接構(gòu)件振動時效工藝研究”。 “七五” 后我國VSR工藝成熟、完備，VSR設(shè)備也達到世界先進水平，基本滿足VSR工藝要求。 “八五”VSR被國家科委、機電部、國務(wù)院生產(chǎn)辦列為“八五” 六大重點推廣

110、技術(shù)之一。 1999 年原國家經(jīng)貿(mào)委又將其列入全國重點推廣項目；1999 年7月中國機械工程學(xué)會又成立了消除應(yīng)力技術(shù)委員會，我國就有了專門研究應(yīng)力與變形的國家級學(xué)術(shù)組織；2000 年原國家經(jīng)貿(mào)委又將新一代VSR設(shè)備列為國家級重點技術(shù)創(chuàng)新項目；2001 年原國家經(jīng)貿(mào)委立項支</p><p>　　VSR在中國從無到有，現(xiàn)在已有幾千臺VSR設(shè)備在我國的機床、模具、鍛壓、鑄造、木工、航空、航天、冶金、礦山、鐵道、造船、紡

111、織、核電站等行業(yè)運行。</p><p>　　但因為傳統(tǒng)的振動時效還存在著諸多的問題，始終沒有被大多數(shù)企業(yè)納入正式的工藝流程，在國內(nèi)外機械制造領(lǐng)域仍普遍采用熱時效處理方式。</p><p><b>　　殘余應(yīng)力的測試方法</b></p><p>　　殘余應(yīng)力的測量技術(shù)始于20世紀(jì)30年代，發(fā)展至今共形成了數(shù)十種測量方法。殘余應(yīng)力的測量方法可分為機