基于模態(tài)實(shí)驗(yàn)的驅(qū)動(dòng)橋殼焊接殘余應(yīng)力研究.pdf

1、焊接殘余應(yīng)力是材料在焊接加熱過(guò)程和冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力。存在殘余應(yīng)力的構(gòu)件雖然工作在應(yīng)力較小的工況下，但是由于與殘余應(yīng)力的互相疊加可能會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件疲勞、斷裂等損壞的發(fā)生，降低了結(jié)構(gòu)的承載能力。橋殼由上下兩橋殼片、再加上兩端法蘭等焊接而成，在生產(chǎn)過(guò)程中肯定會(huì)有殘余應(yīng)力的存在，較大的殘余應(yīng)力同樣會(huì)給橋殼帶來(lái)不利影響，因此了解橋殼殘余應(yīng)力十分必要。
　　本課題以機(jī)構(gòu)的模態(tài)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，將構(gòu)件的殘余應(yīng)力與構(gòu)件的固有頻率、頻響函數(shù)相結(jié)合，通過(guò)固

2、有頻率、頻響函數(shù)的變化來(lái)推導(dǎo)殘余應(yīng)力的大小。具體分為5步進(jìn)行。
　　1.編寫模態(tài)識(shí)別軟件，首先對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行消除趨勢(shì)項(xiàng)、平滑處理和濾波等前處理；其次，求解自功率譜和互功率譜、頻響函數(shù)等；最后，提供了導(dǎo)納圓法、峰值拾取法、PLOYMAX法等參數(shù)識(shí)別方法。編寫殘余應(yīng)力測(cè)量軟件，導(dǎo)入頻響函數(shù)并通過(guò)對(duì)頻響函數(shù)的對(duì)比判斷殘余應(yīng)力的大小。
　　2.使用兩塊簡(jiǎn)單的200mm*300mm*4mm的鋼板進(jìn)行焊接得到400mm*300mm*4m

3、m的鋼板與另一塊相同材質(zhì)的400mm*300mm*4mm的對(duì)比板進(jìn)行比較。使用盲孔法測(cè)量了焊接板的殘余應(yīng)力；使用東華測(cè)試研發(fā)的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)得到兩板的激勵(lì)響應(yīng)信號(hào)，使用自己編寫的模態(tài)識(shí)別軟件求得其頻響函數(shù)和前六階固有頻率值，將頻響函數(shù)另存為文本文件用于比較。
　　3.將兩板的頻響函數(shù)曲線導(dǎo)入到殘余應(yīng)力測(cè)量軟件中進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明：存在殘余應(yīng)力的焊接板的各階固有頻率均比無(wú)殘余應(yīng)力的對(duì)比板要高，且除第一階外，階數(shù)越高變化率越大，

4、頻響函數(shù)響應(yīng)右移。這充分說(shuō)明了殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件振動(dòng)特性的影響，為驅(qū)動(dòng)橋殼基于模態(tài)試驗(yàn)的殘余應(yīng)力測(cè)量提供了基礎(chǔ)。
　　4.以一款已經(jīng)可以正常使用的橋殼作為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)模態(tài)試驗(yàn)獲得激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算得到其頻響函數(shù)。將其頻響函數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)另存為文本文件，以便對(duì)比使用。
　　5.對(duì)焊接后經(jīng)過(guò)自然時(shí)效和敲打后的驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn),將測(cè)量得到的激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)導(dǎo)入到模態(tài)識(shí)別軟件中，輸入采樣和處理等的參數(shù)，計(jì)算得到其頻響函數(shù)。將頻響函數(shù)