金属构件在焊接、冲压、铸造和其它许多加工中,均有可能形成残余应力。在许多情况下,残余应力的存在会对构件的机械性能产生极为不利的影响,因此残余应力的消除问题成为许多科学工作者研究的热点。 传统的消除残余应力方法是自然时效和热时效。由于能源危机,60年代起人们开始研究振动时效。与传统时效方法相比,振动时效具有投资少、生产周期短、使用方便、节约能源等优点。 本文从振动时效的机理入手,通过残余应力力学模型说明了残余应力的本质是晶格畸变,而晶格畸变很大程度上是由位错引起的,得出了消除残余应力的本质途径:一种是给金属原子以足够的能量,使其振动加剧回到平衡位置,从而实现晶格畸变的减少;另一种则是使那些处于弹性应力状态中的部分实现塑性屈服,从而减少金属的弹性应变量,进而达到减少残余应力的目的。文章分别从宏观和微观角度对振动时效机理进行了分析,详细讨论了位错与残余应力降低和均化之间的关系,并得出了振动时效动应力必须满足的条件。论文还讨论了影响振动时效工艺的因素,分析了振动时效与工件几何尺寸稳定性和疲劳寿命的关系。从振动学的角度分析了动态参数的变化趋势,讨论了振动效果的评判方法。对工件残余应力进行了定量分析,并用有限元模拟了工件内振动前后的残余应力变化,验证了振动时效的有效性。