工件在生產(chǎn)制造過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)鑄造、鍛壓、焊接、切削等工藝,這些工藝過(guò)程就會(huì)引起構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力,而殘余應(yīng)力的存在會(huì)大大削減工件的疲勞強(qiáng)度和尺寸精度,更嚴(yán)重者會(huì)造成工件的斷裂而引發(fā)安全事故。論文針對(duì)現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中傳統(tǒng)熱時(shí)效能耗大、自然時(shí)效周期長(zhǎng)、效率低等不足,以及傳統(tǒng)振動(dòng)時(shí)效裝置在使用過(guò)程中存在的效率低、耗能多、易磨損、噪聲大等缺陷,完成一種基于LabVIEW的高效、節(jié)能的振動(dòng)時(shí)效裝置的控制系統(tǒng)。通過(guò)深入分析現(xiàn)有振動(dòng)時(shí)效、激振器、以及大功率激振器的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因、消除機(jī)理等理論知識(shí)進(jìn)行分析,對(duì)于振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力的原理與特點(diǎn)進(jìn)行探討,進(jìn)一步對(duì)激振力的大小、激振頻率的范圍以及其他參數(shù)進(jìn)行選擇;在對(duì)振動(dòng)時(shí)效過(guò)程中控制特點(diǎn)所做研究和分析的基礎(chǔ)上,針對(duì)振動(dòng)時(shí)效中時(shí)效工件對(duì)硬件輸出特性的要求,對(duì)振動(dòng)時(shí)效控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行總體設(shè)計(jì),并綜合實(shí)際情況,選用超磁致伸縮激振器、NI USB-6211型號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡等為核心設(shè)備,配合參數(shù)的要求,最終實(shí)現(xiàn)振動(dòng)時(shí)效裝置的控制系統(tǒng)硬件選型、組態(tài)及參數(shù)設(shè)計(jì)。LabVIEW軟件具有可視化程度高、性價(jià)比高優(yōu)點(diǎn),因此采用該軟件對(duì)振動(dòng)時(shí)效控制系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)程控制與數(shù)據(jù)處理。其主要實(shí)現(xiàn)對(duì)工件參數(shù)設(shè)置、掃頻參數(shù)設(shè)置、時(shí)效參數(shù)設(shè)置、通訊端口設(shè)置,并調(diào)用DAQ函數(shù)對(duì)振動(dòng)時(shí)效中的加速度信號(hào)采集、輸出激振器的驅(qū)動(dòng)電壓與激振電流,用循壞結(jié)構(gòu)外加外部定時(shí)源實(shí)現(xiàn)掃頻過(guò)程中輸出頻率到終止頻率的遞增,最后對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,對(duì)時(shí)效判斷的結(jié)果進(jìn)行輸出。論文在軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中分為振前掃頻、振動(dòng)時(shí)效及振后掃頻三個(gè)階段。每個(gè)階段都包括多通道信號(hào)輸出、信號(hào)采集、控制模塊、及數(shù)據(jù)處理等功能,最后采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JB/T 5926-2005對(duì)時(shí)效效果進(jìn)行定量分析,并打印時(shí)效結(jié)果報(bào)告。該研究應(yīng)用虛擬儀器技術(shù),設(shè)計(jì)一種基于LabVIEW的振動(dòng)時(shí)效控制系統(tǒng),并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,對(duì)大構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效調(diào)試,滿足了高效、節(jié)能的振動(dòng)時(shí)效要求,最大可能的實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)時(shí)效處理的自動(dòng)化和操作過(guò)程的簡(jiǎn)便化,系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠,具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH16;TP273
【部分圖文】：

1.1 研究背景及意義金屬工件的材料內(nèi)部由于在機(jī)械制造工藝過(guò)程中受熱不均勻、形成相變現(xiàn)象等原因，導(dǎo)致工件的表面和局部產(chǎn)生一種應(yīng)力，其存在減小了工件的尺寸精度及其機(jī)械性能，該應(yīng)力在工件工作時(shí)與工件應(yīng)力相累加之和極有可能超過(guò)其自身的屈服極限，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致工件發(fā)生脆性變形，甚至斷裂。該應(yīng)力被稱為殘余應(yīng)力也稱為殘留應(yīng)力[1]。目前最常用的就是熱時(shí)效(TSR，Thermal Stress Relief )與自然時(shí)效法(NSR，Natural StressRelief)[2]。NSR 處理工件的原理就是利用環(huán)境溫度繁雜多樣的“環(huán)境震蕩”變化及時(shí)間效應(yīng)使其內(nèi)部殘余應(yīng)力日益釋放，所以該方法的消除周期比較長(zhǎng)，一般需要 6 個(gè)月左右才能達(dá)到效果[3]，如圖 1.1 所示為自然時(shí)效場(chǎng)，與此同時(shí)存在存儲(chǔ)空間較大、效率低、時(shí)效結(jié)果不佳等缺點(diǎn)；TSR 技術(shù)是在火爐中放入待處理的工件，而且不斷升溫使工件產(chǎn)生塑性變形然后再溫度恒定持續(xù)降溫，使得內(nèi)部的殘余應(yīng)力得到均化消除，圖 1.2 為熱時(shí)效爐，這種技術(shù)的耗能較大、成本相對(duì)較高、環(huán)境污染較大并且對(duì)于大型構(gòu)件的處理運(yùn)輸過(guò)程困難等問(wèn)題。

1.1 研究背景及意義金屬工件的材料內(nèi)部由于在機(jī)械制造工藝過(guò)程中受熱不均勻、形成相變現(xiàn)象等原因，導(dǎo)致工件的表面和局部產(chǎn)生一種應(yīng)力，其存在減小了工件的尺寸精度及其機(jī)械性能，該應(yīng)力在工件工作時(shí)與工件應(yīng)力相累加之和極有可能超過(guò)其自身的屈服極限，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致工件發(fā)生脆性變形，甚至斷裂。該應(yīng)力被稱為殘余應(yīng)力也稱為殘留應(yīng)力[1]。目前最常用的就是熱時(shí)效(TSR，Thermal Stress Relief )與自然時(shí)效法(NSR，Natural StressRelief)[2]。NSR 處理工件的原理就是利用環(huán)境溫度繁雜多樣的“環(huán)境震蕩”變化及時(shí)間效應(yīng)使其內(nèi)部殘余應(yīng)力日益釋放，所以該方法的消除周期比較長(zhǎng)，一般需要 6 個(gè)月左右才能達(dá)到效果[3]，如圖 1.1 所示為自然時(shí)效場(chǎng)，與此同時(shí)存在存儲(chǔ)空間較大、效率低、時(shí)效結(jié)果不佳等缺點(diǎn)；TSR 技術(shù)是在火爐中放入待處理的工件，而且不斷升溫使工件產(chǎn)生塑性變形然后再溫度恒定持續(xù)降溫，使得內(nèi)部的殘余應(yīng)力得到均化消除，圖 1.2 為熱時(shí)效爐，這種技術(shù)的耗能較大、成本相對(duì)較高、環(huán)境污染較大并且對(duì)于大型構(gòu)件的處理運(yùn)輸過(guò)程困難等問(wèn)題。

影響并且對(duì)振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力的的機(jī)理等基本特性進(jìn)行了研究工作，并在所做研究工作的基礎(chǔ)上，研究了大功率振動(dòng)時(shí)效的特點(diǎn)，為振動(dòng)時(shí)效控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和硬件選型奠定了理論基礎(chǔ)。2.1 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生及消除工件在加工制造過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)多種工藝加工處理，且這些工藝處理過(guò)程對(duì)工件的壽命有一定的影響，當(dāng)這些外界因素撤去后，工件內(nèi)部還是有些殘留的力，該殘留的力被成為殘余應(yīng)力[24]。內(nèi)部殘余力指的是工件在未接受任何負(fù)載的情況下本身已經(jīng)存在于橫截面上的原始應(yīng)力，在工件工作時(shí)，由于受到各種外力和的作用，在工件工作時(shí)，由于受到各種外力的和而發(fā)生再次變形和內(nèi)部應(yīng)力的重新分配，會(huì)降低材料的剛度、穩(wěn)定性甚至降低其疲勞強(qiáng)度、抗脆斷能力、抵抗腐蝕開(kāi)裂能力[25]。(1) 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因在不受外力作用時(shí)，工件內(nèi)部本身需要一種力來(lái)保持自身的平衡狀態(tài)，這種力就是初始應(yīng)力或固有應(yīng)力。工件的局部位置或形狀會(huì)因?yàn)闅堄鄳?yīng)力的存在發(fā)生改變。如圖 2.所示：

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本文編號(hào)：2826188