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振动时效设备的幅频特性会受什么影响?

更新时间:2020-09-11 点击次数:63
       振动时效是通过振动时效设备,使被处理的工件产生共振。通过共振将一定的振动能量传递到工件的所有部位,使工件内部发生微观的塑性变形。歪曲的晶格逐渐恢复平衡状态,从而使工件内部的残余应力得以消除和均化,来防止工件在加工和使用过程中变形和开裂,保证工件尺寸精度的稳定性。
  而在振动时效设备运行过程中,其幅频特性会受一些因素的影响,尤其是阻尼,且不同类型的阻尼对幅频特性产生不同的影响,下面我们来仔细说说。
  1.粘性阻尼与结构阻尼的影响
  激振频率远离共振区时,动态位移包括速度和加速度受其振动方程中弹性项和惯性项的影响而在共振频率及其附近,他们主要受阻尼项的控制。在振动学分析中,多以构件的弹性变形即振动为前提,对金属材料尤其是碳钢和铸铁的阻尼以正比于弹性力对待,并认为很小。可是一般分析中所忽略掉的,恰恰是振动时效理论应该着重考虑的细节,构件存在着较大的残余应力,这些构件的高应力区域在振动时效过程中发生微观塑性变形。在进行理论分析时,应该将弹性变形中的阻尼和塑性变形中的阻尼综合考虑。由于塑性变形时晶体内发生的是不可逆的位错运动,故内阻尼较大,在振动方程中增加了粘性阻尼。
  粘性阻尼与结构阻尼的变化对构件幅频特性和相频特性的影响是有区别的。以单自由度振动为例,在粘性阻尼系统中,随着粘性阻尼比减少,加速度共振峰前移并增高,半高宽变窄。
  金属结构简谐共振时会有结构阻尼产生,结构阻尼的变化不改变共振频率,只影响共振峰的高低与宽窄。在振动时效工况下研究构件的幅频特性,由微观塑性变形引起的粘性阻尼,可以理解振动前后共振频率发生的变化;对以结构阻尼为主要阻尼的构件来说,不可仅以振动处理前后共振频率可能未发生明显变化而否认振动时效效果。
  2.等效粘性阻尼的影响
  在复杂构件的振动时效中,影响共振频率和共振峰高低宽窄的因素很多,如构件内应力和刚度的大小及其分布状况等。尤其在振动初期,转动惯量与子结构的作用不可忽视。
  经过研究及各项文献证实,如果拾振器安装在构件的主体结构上,转动惯量和子结构影响幅频特性,出现所谓的“次振包”。“次振包”是亚稳定的,随着振动时间持续移动,强烈的影响主振峰的频率和高低宽窄;迅速前移和增高,但若原来离主振峰较远,然后演变为一个小共振峰。就其对共振频率的影响而言,前一种影响直接等同于粘性阻尼的作用,而后一种影响则类似于粘性阻尼,从这个意义上讲,“次振包”是等效粘性阻尼的图形表征。等效粘性阻尼将使得振动前后扫频曲线的对比分析复杂得多。

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