第30卷第11期 2011年11月
中国材料进展 MATERIALS CHINA
Vol. 30No.11 Nov.2011
火应力场对铝合金厚板固有频率的影响
胡永会，吴运新
（中南大学机电工程学院，湖南长沙410083）
摘要：建立7075铝合金厚板锋火残余应力场数学模型，理论与实验探讨振动时效中漳火残余应力场对板固有频率的影响。结果表明，板尺寸、密度、均匀性等物理材料特性确定时，其固有频率主要受到残余应力场的分布状套影响，且高阶固有频率受残余应力的影响比低阶固有题率大。率火残余应力场总是增大板的固有频率，振动时效消减或均匀化残余应力的同时，也将降低各阶次固有额率。
关键词：7075铝合金；锋火；残余应力场；振动时效；固有频率
中图分类号：TG146.21；0326 005005
胡永会
文献标识码：A
文章编号：16743962(2011)11
InfluenceofQuenchingStressFieldonNatural Frequencyof AluminumAlloyThickPlate
HU Yonghui, WU Yunxin
( College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)
Abstract: Mathematical model of quenching residual stress filed of 7075 aluminum alloy thick plate was established to theoretically and experimentally analyze the influences of quenching residual stress on plate natural frequency during VSR. The results show that plate natural frequency, based on constant physical material characteristies like dimension, density and homogeneity, elc, , is mainly influenced by the residual stress distribution characteristics while quenching residual stress always increases plate natural frequency. And the higher the rank number is, the larger the influence of residual stress on frequency is, Moreover, natural frequency in each order would decrease following residual stress relaxation or homogenization caused by stress re-distribution during VSR.
Key wOrdS: 7075 aluminum alloy; quenching; residual stress field; VSR; natural frequency
1前言
构件内残余应力的存在，对构件的固有频率、阻尼等参数将产生影响。高永毅等人(1-2)发现，焊接残余应力场的存在增加了构件各阶次固有频率，构件的阻尼也发生变化；李文威等人3也发现，残余应力的存在，对铸件固有频率等振动参数产生较大的影响，同一梁形铸件经过10年时间的自然时效后，其应力降低了80%，-阶固有频率降低了20Hz。
《振动时效工艺参数选择及技术要求》[4]中明确提出振动时效过程中构件固有频率将发生变化，故理论与实验研究残余应力场对构件固有频率的影响，对残余应
收稿日期：2011-03-30
基金项目：国家重点基础研究发展规划资助项目（2005CB
623708;2010CB731703）
通信作者：胡永会，男，1985年生，硕士
力的评估和判断以及振动时效的研究有很大帮助。同时，也为建立固有频率的变化与其残余应力的变化二者之间的定量关系提供一个可行方案。
应力场数学模型
由于板厚与板长、宽相差较大，火过程中沿厚度方向的残余应力很小，在工程应用与理论分析中常忽略。通常认为同一厚度上残余应力均匀分布，而计算时将此应力看作常量，即在板长与板宽构成的二维平面中，应力仅为厚度的函数，但实际上应力分布并不均勾，尤其在板边缘附近应力已高度释放。如图1所示为 30mm与40mm厚的两种铝板淬火表面边缘部分的残余应力分布，而图2则为参考相关文献及课题组实验数据(3-*得到的率火应力沿板厚方向分布规律。
由图2可知火铝合金厚板沿板厚残余应力分布特征为：以板厚中性面对称，整体上抛物线形，压应力