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程和冷卻過程中產(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)過程中肯定會有殘余應(yīng)力的存在，較大的殘余應(yīng)力同樣會給橋殼帶來不利影響，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，通過固

2、有頻率、頻響函數(shù)的變化來推導(dǎo)殘余應(yīng)力的大小。具體分為5步進(jìn)行。
　　1.編寫模態(tài)識別軟件，首先對測量信號進(jìn)行消除趨勢項(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)識別方法。編寫殘余應(yīng)力測量軟件，導(dǎo)入頻響函數(shù)并通過對頻響函數(shù)的對比判斷殘余應(yīng)力的大小。
　　2.使用兩塊簡單的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的對比板進(jìn)行比較。使用盲孔法測量了焊接板的殘余應(yīng)力；使用東華測試研發(fā)的動(dòng)態(tài)信號采集系統(tǒng)得到兩板的激勵(lì)響應(yīng)信號，使用自己編寫的模態(tài)識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)力測量軟件中進(jìn)行對比。對比結(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殘余應(yīng)力的對比板要高，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。這充分說明了殘余應(yīng)力對構(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)，通過模態(tài)試驗(yàn)獲得激勵(lì)和響應(yīng)信號，然后經(jīng)過計(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，以便對比使用。
　　5.對焊接后經(jīng)過自然時(shí)效和敲打后的驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn),將測量得到的激勵(lì)和響應(yīng)信號導(dǎo)入到模態(tài)識別軟件中，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)