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振動時效機(jī)

時間:2016/8/12閱讀:1068
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振動消除應(yīng)力實(shí)際上就是用周期的動應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加,使局部產(chǎn)生塑性變形而釋放應(yīng)力。這里,殘余應(yīng)力是作為平均應(yīng)力提高周期應(yīng)力水平而起作用的。

振動處理是對構(gòu)件施加一交變應(yīng)力,如果交變應(yīng)力幅與構(gòu)件上某些點(diǎn)所存在的殘余應(yīng)力之和達(dá)到材料的屈服極*,這些點(diǎn)將產(chǎn)生塑性變形。如果這種循環(huán)應(yīng)力使某些點(diǎn)產(chǎn)生晶格滑移,盡管宏觀上沒有達(dá)到屈服極限,也同樣會產(chǎn)生微觀的塑性變形,況且這些塑性變形往往是首先發(fā)生在殘余應(yīng)力大的點(diǎn)上,因此,使這些點(diǎn)受約束的變形得以釋放從而降低了殘余應(yīng)力。這就是用振動時效可以消除殘余應(yīng)力的機(jī)理。

振動消除應(yīng)力是在交變應(yīng)力達(dá)到一定周次后實(shí)現(xiàn)的,這就是包*效應(yīng)作用的結(jié)果。

一、等幅荷載反復(fù)作用下金屬材料的應(yīng)力與應(yīng)變

圖是將試件在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸,當(dāng)荷載為變幅遞升多次反復(fù)時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線示意圖。從圖中曲線可見,材料的屈服極限在逐漸提高,殘余變形在逐漸增大,后導(dǎo)致破壞。而是等幅重復(fù)荷載作用下的拉伸曲線示意圖。為重復(fù)荷載的幅值,可見,每次拉伸都使屈服點(diǎn)比前一次有所提高,滯回曲線面積減少,殘余變形減少。經(jīng)過若干次之后,殘余應(yīng)變?yōu)?,說明不再出現(xiàn)新的塑性變形,材料的塑性被強(qiáng)化為彈性,材料處于安定狀態(tài)。這正是振動時效力學(xué)機(jī)理的靜態(tài)模擬。

二、振動處理過程中材料的應(yīng)力和應(yīng)變

振動處理是對構(gòu)件施加-交變應(yīng)力,而殘余應(yīng)力相當(dāng)于平均應(yīng)力而改變了總應(yīng)力的應(yīng)力水平。但在交變應(yīng)力作用下,殘余應(yīng)力是一個不穩(wěn)定的力學(xué)量,在振動處理過程中逐漸下降,使總應(yīng)力水平降低。從這個圖中可以看到在振動處理過程中殘余應(yīng)力的變化情況,當(dāng)材料受到等幅交變應(yīng)變作用、如果材料已經(jīng)屈服,則殘余應(yīng)力下降。設(shè)處理前的殘余應(yīng)力為σA,回線ACB是*次交變循環(huán)時的應(yīng)力和應(yīng)變曲線。當(dāng)總應(yīng)力超過A點(diǎn)后,材料進(jìn)入塑性直到C點(diǎn)。而CB又平行于彈性線,CB末端卻又偏離彈性線。這些現(xiàn)象都是由包*效應(yīng)所致。經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)后應(yīng)力和應(yīng)變均處于穩(wěn)定的回線上。如圖中曲線所示,殘余應(yīng)力由σA下降到σB而不再變化。

從原理上說是相同的,都說明要使構(gòu)件中的殘余應(yīng)力下降,必須使作用應(yīng)力疊加后大于材料的屈服極限

如果殘余應(yīng)力下降后,作用應(yīng)力與殘余應(yīng)力之和小于屈服極*,則構(gòu)件保持穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)。因此振動處理到一定周次后,如果不提高作用應(yīng)力的量值,則繼續(xù)處理已不再起作用。

 

 

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