振动时效技术在石油机械制造中的应用

石油机械中大量的焊接件、锻件、铸件在加工制造过程中均需进行去应力退火,其目的主要是为了降低残余应力、减小工件的变形和开裂。在钻机制造过程中针对井架架身、井架底座、机房底座、联动机底座、绞车支架等重型焊接构件上进行了振动时效技术系列试验和研究,并针对大庆Ⅱ130钻机传动装置的联动机底座进行了振动时效工艺研究,确定了合理的工艺参数,并对激振力、激振频率、激振时间、支撑点、激振点、拾振点进行了合理取舍,实际应用取得了满意的效果。对石油机械制造具有重大意义。     

基于疲劳极限的振动时效激振力的选择

为振动时效激振力的选择提供依据,分析了有残余应力存在的构件在振动时效时的受力类型和特性.通过绘制Goodman受力范围图,确定了振动时效应力幅值与残余应力、屈服强度、对称循环应力作用下材料的疲劳极限之间的关系.当振动时效时机械偏心激振装置的激振力产生的应力振幅σa≤(1-σm/sσ)σ-1时,振动时效不损伤构件,并能取得良好的时效效果.     

基于有限元法的振动时效数值模拟与分析

利用有限元分析软件ANSYS,模拟了圆管对接焊件的焊接过程,得到了焊件的残余应力场,在合理确定了振动时效工艺参数基础上,对焊件扭转振动方式的振动时效过程进行了数值模拟,分析和探讨了扭转振动方式的振动时效对消除残余应力效果的影响.模拟结果表明:在合理的振动时效工艺参数条件下,扭转振动方式的振动时效能有效减小和均化残余应力,残余应力的减小和均化效果随激振力的增大而增大.     

大型压力容器波动时效机理的动力学

阐述了压力容器中焊接残余应力产生的原因、危害及振动时效的机理,由于振动时效中激振设备的激振频率太低,不易使大型压力容器产生共振,故时效效果不明显·波动时效法是利用移动激振力使构件在共振范围内产生共振,当波动应力与残余应力的叠加值大于材料的屈服极限时就达到消除残余应力的目的·从动力学方面对波动时效的机理进行了分析,给出了波动共振条件既当波动振动的激振力频率ω等于构件的固有频率加上或减去旋转角速度与节径数的乘积时,将使构件产生共振·以悬臂圆柱壳为例,计算了固有频率及轴向波动应力并与实验值进行了对比,结果表明波动时效法可以使大型压力容器中的残余应力得到降低·     

利用振动时效技术消除高炉热风炉穹顶的焊接残余应力

利用振动时效技术消除热风炉穹顶壳体焊缝焊接残余应力,选用了最大激振力为50KN的LCDVSR-07型振动消除应力系统,激振点选在壳体顶部人孔法兰上,取得了明显的应力消除效果和较好的经济效益并缩短了工期。     

非成型向金属橡胶减振器的减振性能

金属橡胶非成型向具有很好的刚度、耐腐蚀性、又具有一定阻尼等特性. 以其为承载主体,设计出一款应用于舰艇大质量管路减振的新型减振器. 基于双折线本构关系,用等效线性化方法建立减振器的动力学模型. 通过正弦激励加载试验,研究不同激振力、不同阻尼元件密度、不同预紧间距以及不同布置方式对新型减振器减振效果的影响. 根据预紧间距和布置方式的试验情况,对减振器结构设计和实际安装进行优化. 试验发现,激振力对减振性能影响效果显著,减振性能随着激振力的增加而增加,随阻尼元件密度增加而降低,随预紧间距减小而降低. 研究结果对舰艇管路系统减振措施等工程应用提供了理论指导和实验依据.     

气轮机叶片振动响应的数值分析

求解叶片强迫振动方程的难点在于定量确定叶片的激振力和选用合适的计算模型·针对这一问题,应用薄壳理论,建立了气轮机叶片的应变 位移非线性关系,给出了激振力的形式;应用虚功原理得到了带有较大弯曲和扭转变形的叶片受迫振动方程,再应用振型迭加法求出叶片的振动响应方程,得到了叶片的共振响应条件·结合具体算例,分析了叶片的振动响应及共振响应,结果表明,气轮机叶片振动响应主要取决于叶片固有频率、振动模态、激振频率、激振力(谐波分量)等因素,叶片的非共振响应曲线为拍,当固有频率ω、激振力频率ωe和激振力沿叶片周向移动的角速度ωN间的关系为ω=ωe=nωN(n=1,2,…,∞)时,叶片发生共振·     

基于振动沉桩机的振动摩擦系统动力学分析

以振动沉桩机为例,研究了振动摩擦在沉拔桩机这一典型机械中的应用.建立了非线性动力学模型,采用龙格库塔法对振动沉桩机进行了数值仿真,得到了系统的动力学特性.仿真结果表明:随着激振力幅值和频率的增大,桩的振幅有一定的增大;随着激振力幅值的减小,桩的振幅有一定减小;随着激振力频率的减小,桩的振幅变化不大;改变系统刚度,桩的振幅有明显变化.     

基于浮框式测力模型的桥梁涡激力特性研究

基于开发的内置浮框式三节段测力模型装置,通过弹性悬挂测振风洞试验测试了某大跨度斜拉桥初步设计主梁断面的涡振响应及对应的涡激力.分析了发生竖向涡激共振的0°与+3°两种风攻角下的数据,验证了内置浮框式三节段测力模型在桥梁断面气动力测试中的可靠性,对比研究了不同风攻角下涡激力与涡激振动响应的测试结果,探讨了锁定区间范围内涡振频率、力与位移之间相位差及涡激力做功的变化情况.结果表明,内置浮框式三节段测力模型可以在风致振动过程中同步测试气动力;所测试得到的涡激力频率在风速锁定区间内与位移响应频率完全一致,同时,模型的竖弯涡激力与涡激振动位移响应之间存在的相位差随风速增大而增大,而涡激力做功有一个先增大后减小的变化过程.     

金属材料振动拉伸的实验

研究了低碳钢在激振频率0～100Hz范围内进行振动拉伸的应力应变行为·采用不同的激振力幅和激振频率进行实验,记录金属材料产生的变形与所受载荷等数据·结果表明激振频率增大,材料的屈服极限σs和强度极限σb会明显减小·改变激振频率,σs和σb也随之改变·在激振频率1Hz时,测得了材料瞬态应力应变曲线,表现出明显的滞回特性·以上研究对探讨振动加工机理及其工程应用具有重要意义·     

基于有限元的铝合金预拉伸板振动时效仿真分析

为消除铝合金预拉伸板中的残余应力,采用弹塑性有限元法对振动时效消除残余应力进行数值模拟.研究振动时效工艺参数对残余应力消除的影响,结果表明只有铝合金预拉伸板产生一定的塑性变形振动时效才能有效消除残余应力;对于共振时效,激振产生的较大振幅能更有效消除残余应力;激振时间对激振效果影响不大.     

大型数控机床床身的振动时效处理

材料的应力应变特性角度和位错理论的微观角度分析了大型数控机床床身振动时效的机理;针对大型数控机床床身的特点,确定了振动时效的工艺方案,进行了振动时效的生产应用.振动时效的结果表明:振动时效能有效地消除和均化机床床身的残余应力,缩短机床床身的制造时间,解决大型数控机床床身制造过程的变形问题,稳定大型数控机床床身的尺寸及精度.     

振动时效消除金属构件残余应力效果检测

采用盲孔法对几种大型焊接结构进行了未时效，热时效，振动时效前后的残余应力测试分析，证明了振动时效在降低和均化焊接残余应力上，比现有的热时效工效果更好，振动时效是一项可行的新技术。     

低应力预处理对焊接接头疲劳寿命影响规律的试验研究

通过试验，给出了低应力预处理对金属焊接接头疲劳寿命影响的规律曲线，论证了在低应力预处理作用下残余应力峰值下降，因而使疲劳寿命得以提高的机理。提出了用低应力预处理来提高焊接构件疲劳寿命的新技术，并给出了技术工艺的主要参数。     

振动时效的电测法监测

对振动时效(VSR)处理过程进行应变监测，提出工件在VSR处理前、后残余应力的测试方法和计算公式，并对一焊接钢结构VSR处理的效果进行了评定。     

消除钢岔管焊接残余应力的实验研究

本文采用振动时效法,在国内目前最大的钢岔管模型(1:5.25)上进行了消除焊接残余应力的实验研究。分别用磁性法和盲孔法测试了激振前后钢岔管焊缝周围残余应力的分布与变化,对消除效果作出了定量分析。实验结果表明,振动时效法消除钢岔管焊接残余应力是一种既经济又有效的方法。     

可移动多维振动时效机器人设计与运动学分析

针对现有振动时效技术的不足,为解决多维激振作业的需求,设计了一种在3-UPU并联结构支架基础上串联3条机械臂的混联式多维振动时效机器人,拓展了末端执行器的自由度及工作空间。运用ADAMS对并联支架进行运动学分析;基于D-H参数(Denavit-Hartenberg parameters)对机械臂进行建模,并对串联机械臂进行正运动学求解,运用MATLAB对机器人机械臂Ⅱ的工作空间进行求解,解出激振器工作空间的范围。验证了机械臂末端执行器工作区间的可行性。多维振动时效机器人机械臂拥有良好的工作性能,提高了振动时效的工作效率,机械臂间相互协同满足多维振动时效的作业要求。     

振动消除工件残余应力方法（VSR）试验研究

振动消除焊接件和铸件中残余应力的方法不仅以可完成热处理除应力的工作，而且做得更快、更省费用和更便当，它已被成功地用于发达国家的多数工业领域。本文阐述了这一先进方法的优点，并在用焊接试件作大量实验的基础上探索各主要振动参数与处理效果的关系，旨在促进这一有效技术在我国的广泛应用。     

LZ-662客车骨架焊件残余应力及其消除的探讨

本文依据公路客车车身骨架焊接组件残余应力分布规律的试验分析,车身骨架的受力分析及疲劳源分析,提出利用焊接残余应力提高结构承载力和使用寿命的办法。同时还提供了用振动时效消除骨架组件焊接残余应力以及对公路客车车身骨架焊接组件没有必要消除焊接残余应力的依据。     

A105钢振动焊接接头的断裂韧度分析

采用阀门用钢A105为试验材料,机械振动焊接与常规埋弧自动焊相结合的对比试验方法,通过残余应力的测试结果可见,振动焊接消除了熔合线附近的应力峰,应力幅值低、分布平缓.从断裂力学的角度分析机械振动对焊接接头韧度的影响,结果表明:焊缝的断裂韧度明显大于热影响区(HAZ);振动焊接工艺下焊缝和HAZ的CTOD(Crack tip opening displacement)值明显高于常规焊接下焊缝和HAZ的CTOD值;且振动焊接使得焊接接头的各部分之间断裂韧度的差别明显缩小,断裂韧度更趋均匀化.经断口的扫描电镜观察可知:振动焊接下焊缝的韧窝密度明显大于常规焊接下焊缝的韧窝密度,且HAZ为整个焊接接头的薄弱环节.