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高频振动时效装置的研究

任耀新  
【摘要】:本论文结合国家自然科学基金资助项目“多维高频微观激振时效机理及相关技术的研究”(No.50305036),采用理论研究与实验相结合的方法,研究设计了一套基于超磁致伸缩材料的高频振动时效装置。论文共分为六章,主要内容如下。 第一章介绍论文的研究背景和意义;综述了振动时效技术的国内外研究现状,指出了现有研究中存在的一些不足之处;在此基础上提出了论文的研究内容及项目来源。 第二章对高频振动时效的原理进行了分析。首先分析了残余应力的产生原理、分类以及产生原因等,讨论了残余应力的调整和消除方法;接着从金属的应力应变机制和细观力学角度分析了低频振动时效和高频振动时效,对比了它们之间的差异,得出高频振动时效能够弥补低频振动时效的不足,有利于促进振动时效在我国的推广应用。 第三章对基于稀土超磁致伸缩材料的高频激振器的设计进行了分析。首先,介绍了稀土超磁致伸缩材料的特性和工作机理,并利用超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应研制了高频激振器;接着介绍了高频激振器的工作原理、结构设计与磁路设计;最后在理论上建立了磁机转化模型和机械动力学模型,分析了输入电流和输出力的关系以及附加质量和输出力的关系。 第四章对高频激振器驱动电源的设计进行了研究。首先,介绍了高频激振器驱动电源的特点,提出了驱动电源的整体设计思路,分别设计了直流恒流源电路与电流反馈型功率放大电路;并对设计好的功放系统进行了实验测试,包括直流恒流源输出特性测试和电流反馈型功率放大电路的失真度测试,测试结果表明系统符合设计标准。 第五章为高频振动时效装置的实验研究。对设计好的高频激振器与驱动电源,进行了整体测试,分析了激振器输出力与输入电流和附加质量块的关系,其实验结果表明与第三章的理论分析一致:然后利用相关高频振动时效装置对焊接钢板进行消除残余应力实验,利用盲孔法测量其时效前和时效后的结果,证明了高频振动时效消除残余应力的可行性;同时根据实验结果提出了一种基于D-Markov模型算法的在线实时无损检测的评判方法,通过实验表明D-Markov模型算法的可行性。 第六章对论文的研究成果做出总结,并对以后有待进一步研究的工作进行展望。


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