振動(dòng)時(shí)效是通過(guò)振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，使被處理的工件產(chǎn)生共振。通過(guò)共振將一定的振動(dòng)能量傳遞到工件的所有部位，使工件內(nèi)部發(fā)生微觀的塑性變形。歪曲的晶格逐漸恢復(fù)平衡狀態(tài)，從而使工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力得以消除和均化，來(lái)防止工件在加工和使用過(guò)程中變形和開裂，保證工件尺寸精度的穩(wěn)定性。 而在振動(dòng)時(shí)效設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，其幅頻特性會(huì)受一些因素的影響，尤其是阻尼，且不同類型的阻尼對(duì)幅頻特性產(chǎn)生不同的影響，下面我們來(lái)仔細(xì)說(shuō)說(shuō)。
1.粘性阻尼與結(jié)構(gòu)阻尼的影響
激振頻率遠(yuǎn)離共振區(qū)時(shí)，動(dòng)態(tài)位移包括速度和加速度受其振動(dòng)方程中彈性項(xiàng)和慣性項(xiàng)的影響而在共振頻率及其附近，他們主要受阻尼項(xiàng)的控制。在振動(dòng)學(xué)分析中，多以構(gòu)件的彈性變形即振動(dòng)為前提，對(duì)金屬材料尤其是碳鋼和鑄鐵的阻尼以正比于彈性力對(duì)待，并認(rèn)為很小。可是一般分析中所忽略掉的，恰恰是振動(dòng)時(shí)效理論應(yīng)該著重考慮的細(xì)節(jié)，構(gòu)件存在著較大的殘余應(yīng)力，這些構(gòu)件的高應(yīng)力區(qū)域在振動(dòng)時(shí)效過(guò)程中發(fā)生微觀塑性變形。在進(jìn)行理論分析時(shí)，應(yīng)該將彈性變形中的阻尼和塑性變形中的阻尼綜合考慮。由于塑性變形時(shí)晶體內(nèi)發(fā)生的是不可逆的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，故內(nèi)阻尼較大，在振動(dòng)方程中增加了粘性阻尼。
粘性阻尼與結(jié)構(gòu)阻尼的變化對(duì)構(gòu)件幅頻特性和相頻特性的影響是有區(qū)別的。以單自由度振動(dòng)為例，在粘性阻尼系統(tǒng)中，隨著粘性阻尼比減少，加速度共振峰前移并增高，半高寬變窄。
金屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)諧共振時(shí)會(huì)有結(jié)構(gòu)阻尼產(chǎn)生，結(jié)構(gòu)阻尼的變化不改變共振頻率，只影響共振峰的高低與寬窄。在振動(dòng)時(shí)效工況下研究構(gòu)件的幅頻特性，由微觀塑性變形引起的粘性阻尼，可以理解振動(dòng)前后共振頻率發(fā)生的變化；對(duì)以結(jié)構(gòu)阻尼為主要阻尼的構(gòu)件來(lái)說(shuō)，不可僅以振動(dòng)處理前后共振頻率可能未發(fā)生明顯變化而否認(rèn)振動(dòng)時(shí)效效果。
2.等效粘性阻尼的影響
在復(fù)雜構(gòu)件的振動(dòng)時(shí)效中，影響共振頻率和共振峰高低寬窄的因素很多，如構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力和剛度的大小及其分布狀況等。尤其在振動(dòng)初期，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與子結(jié)構(gòu)的作用不可忽視。
經(jīng)過(guò)研究及各項(xiàng)文獻(xiàn)證實(shí)，如果拾振器安裝在構(gòu)件的主體結(jié)構(gòu)上，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和子結(jié)構(gòu)影響幅頻特性，出現(xiàn)所謂的“次振包”。“次振包”是亞穩(wěn)定的，隨著振動(dòng)時(shí)間持續(xù)移動(dòng)，強(qiáng)烈的影響主振峰的頻率和高低寬窄；迅速前移和增高，但若原來(lái)離主振峰較遠(yuǎn)，然后演變?yōu)橐粋€(gè)小共振峰。就其對(duì)共振頻率的影響而言，前一種影響直接等同于粘性阻尼的作用，而后一種影響則類似于粘性阻尼，從這個(gè)意義上講，“次振包”是等效粘性阻尼的圖形表征。等效粘性阻尼將使得振動(dòng)前后掃頻曲線的對(duì)比分析復(fù)雜得多。
點(diǎn)擊交流