本发明涉及振动时效技术领域，特指一种智能仿生爬行式超高频振动时效方法及系统。
技术背景
振动时效技术，是通过振动，使构件内部残余应力与附加振动应力之和超过材料的屈服极限，材料内部产生微量塑性变形，从而使材料内部残余应力得以降低。振动时效技术具有处理效果好、处理时间短、环境污染小、能耗低、易于现场操作等特点，属于高效节能绿色环保的时效处理技术；在二十一世纪振动时效技术具备了取代传统热时效技术的可能。因此，对振动时效技术开展研究具有非常重要的工程应用价值。
传统低频振动时效技术采用可调电机作为激振器，导致其激振频率通常小于200hz，这表明传统低频振动时效技术的可选振型非常有限；此外，传统低频振动时效技术是通过对构件进行整体激振的方式来消除残余应力的，这都导致了传统低频振动时效技术在消除构件的局部残余应力和大型复杂构件的残余应力时效果有限。
高频振动时效技术和超声振动时效技术是将激振频率大于1khz的超高频振动能量注入到材料内部，从而达到消除材料内部残余应力的目的，可以将这两种时效技术统称为超高频振动时效技术。超高频振动时效技术具有更高的激振频率，可以克服传统低频振动时效技术激振频率较低的不足，提高振动时效技术的应用范围；同时采用超高频振动时效技术对构件进行振动时效处理时，可以直接将超高频振动能量注入到构件表面的局部区域，因此超高频振动时效技术能够用于消除构件的局部残余应力和大型复杂构件的残余应力。尽管超高频振动时效技术具有很多的优点，但是目前超高频振动时效技术在应用时，智能化水平较低，操作人员的劳动强度较大。针对目前超高频振动时效技术智能化水平较低的现状，本发明提出一种智能仿生爬行式超高频振动时效方法及系统，能够提高超高频振动时效技术的智能化水平，降低操作人员的劳动强度，有利于促进超高频振动时效技术的工业化应用。
技术实现要素：
为了提高振动时效技术的智能化水平，本发明提出一种智能仿生爬行式超高频振动时效方法及系统，旨在为了提高振动时效技术的智能化水平和工作效率，同时降低操作人员的劳动强度。此外，本发明提出的一种智能仿生爬行式超高频振动时效方法及系统尤其适用于消除构件的局部残余应力和大型复杂构件的残余应力。
智能仿生爬行式超高频振动时效方法，其特征在于：将超高频振动能量注入到构件较大残余应力所在的局部区域，从而对构件局部区域进行超高频激振处理；对构件一个局部区域超高频激振处理后，将超高频激振器移动到构件下一个较大残余应力所在的局部区域，进行超高频激振处理。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，其特征在于：采用仿生爬行的方式，通过对构件局部残余应力的消除最终实现消除构件的整体残余应力。本发明提出的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，是以超高频激振器作为运动对象，通过移动超高频激振器在构件上的激振位置，实现对构件不同区域进行超高频激振处理，从而消除构件不同区域的残余应力，最终达到消除构件整体残余应力的目的，这种移动超高频激振器的激振位置的方式类似于自然界生物的爬行运动方式，这也是本发明仿生爬行式超高频振动时效方法的由来。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，其特征在于：采用x射线衍射的方法，得到构件表面的残余应力分布状态，从而确定构件较大残余应力所在的局部区域。本发明提出的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，是对构件各个较大残余应力所在的局部区域进行超高频激振处理，最终达到消除构件整体残余应力的目的。为了最终实现消除构件整体残余应力的目的，需要清楚构件表面的残余应力分布状态，这也是确定超高频激振器仿生爬行的运动轨迹的依据。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，其特征在于：根据构件表面的残余应力分布状态，确定超高频激振器仿生爬行的运动轨迹。本发明提出的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，是以构件表面的残余应力分布状态为依据，在此基础上确定超高频激振器仿生爬行的运动轨迹，这样既有利于实现消除构件的整体残余应力，也有利于提高超高频振动时效的工作效率。
为了实现本发明提出的一种智能仿生爬行式超高频振动时效方法，本发明提出一种智能仿生爬行式超高频振动时效系统，其特征在于：智能仿生爬行式超高频振动时效系统包括上位机系统，运动控制单元，三维运动平台和超高频激振器；所述的上位机系统与所述的运动控制单元相连接，所述的运动控制单元与所述的三维运动平台相连接，所述的超高频激振器装夹在所述的三维运动平台上；所述的超高频激振器输出端与构件表面相互接触，用于将超高频振动能量注入到构件表面的局部区域。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效系统，其特征在于：所述的上位机系统用于输入超高频激振器仿生爬行的运动轨迹。本发明提出的智能仿生爬行式超高频振动时效系统包含有上位机系统，在上位机系统中可以输入超高频激振器仿生爬行的运动轨迹，其轨迹数据的来源依据于构件表面的残余应力分布状态。通过在上位机系统中输入好超高频激振器仿生爬行的运动轨迹数据后，整个超高频振动时效过程均由上位机系统进行控制，提高了振动时效技术的智能化水平。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效系统，其特征在于：所述的上位机系统用于输入超高频激振器在构件一个局部区域进行超高频激振处理的时间。根据振动时效技术国家标准，振动时效技术的累积处理时间不应超过40分钟。此外，在振动时效技术应用中，可以根据构件的残余应力大小，确定振动时效技术的处理时间。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效系统，其特征在于：所述的三维运动平台能够实现x轴向、y轴向、z轴向的三轴向运动。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效系统，其特征在于：所述的运动控制单元控制所述的三维运动平台在z轴向进行运动，实现所述的超高频激振器输出端与构件表面一个较大残余应力所在的局部区域相互接触，从而对构件的一个局部区域进行超高频激振处理；所述的超高频激振器对构件一个局部区域超高频激振处理后，首先所述的运动控制单元控制所述的三维运动平台在z轴向进行运动，实现所述的超高频激振器输出端与构件表面相互分离，然后所述的运动控制单元根据所述的上位机系统中输入的运动轨迹数据控制所述的三维运动平台在x轴向和y轴向进行运动，实现所述的超高频激振器的仿生爬行运动。在本发明提出的智能仿生爬行式超高频振动时效系统具体应用中，首先是通过所述的运动控制单元控制所述的三维运动平台在z轴向进行运动，实现所述的超高频激振器输出端与构件表面一个较大残余应力所在的局部区域相互接触，从而对构件的一个局部区域进行超高频激振处理；当所述的超高频激振器的处理时间达到上位机系统中设定的超高频激振处理的时间后，首先所述的运动控制单元控制所述的三维运动平台在z轴向进行运动，实现所述的超高频激振器输出端与构件表面相互分离，便于所述的三维运动平台在x轴向和y轴向进行运动，然后所述的运动控制单元根据所述的上位机系统中输入的运动轨迹数据控制所述的三维运动平台在x轴向和y轴向进行运动，实现所述的超高频激振器的仿生爬行运动，达到最终消除构件整体残余应力的目的。
本发明的技术构思是：将超高频振动能量注入到构件较大残余应力所在的局部区域，从而对构件局部区域进行超高频激振处理；当对构件一个局部区域超高频激振处理后，将超高频激振器移动到构件下一个较大残余应力所在的局部区域，进行超高频激振处理，最终实现消除构件整体残余应力的目的。
本发明的有益效果如下：
1、采用本发明提出的一种智能仿生爬行式超高频振动时效方法及系统对构件进行超高频振动时效处理，不仅能够消除构件局部区域的残余应力，也能消除大型复杂构件的整体残余应力。
2、本发明提出的一种智能仿生爬行式超高频振动时效方法及系统，能够提高超高频振动时效技术的智能化水平，降低操作人员的劳动强度，提高超高频振动时效的工作效率，有利于促进超高频振动时效技术的工业化应用。
3、本发明提出的一种智能仿生爬行式超高频振动时效方法及系统，在确定超高频激振器仿生爬行的运动轨迹时，是以构件的表面残余应力分布状态为依据，能够更加有效的消除构件的整体残余应力。
附图说明
图1一种智能仿生爬行式超高频振动时效系统示意图。
图2构件采用弹性支撑进行智能仿生爬行式超高频振动时效处理的示意图。
图3构件采用悬臂固定进行智能仿生爬行式超高频振动时效处理的示意图。
具体实施方式
参照附图，进一步说明本发明：
智能仿生爬行式超高频振动时效方法，其特征在于：将超高频振动能量注入到构件3较大残余应力所在的局部区域，从而对构件3局部区域进行超高频激振处理；对构件3一个局部区域超高频激振处理后，将超高频激振器2移动到构件3下一个较大残余应力所在的局部区域，进行超高频激振处理。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，其特征在于：采用仿生爬行的方式，通过对构件3局部残余应力的消除最终实现消除构件3的整体残余应力。本发明提出的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，是以超高频激振器2作为运动对象，通过移动超高频激振器2在构件3上的激振位置，实现对构件3不同区域进行超高频激振处理，从而消除构件3不同区域的残余应力，最终达到消除构件3整体残余应力的目的，这种移动超高频激振器2的激振位置的方式类似于自然界生物的爬行运动方式，这也是本发明仿生爬行式超高频振动时效方法的由来。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，其特征在于：采用x射线衍射的方法，得到构件3表面的残余应力分布状态，从而确定构件3较大残余应力所在的局部区域。本发明提出的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，是对构件3各个较大残余应力所在的局部区域进行超高频激振处理，最终达到消除构件3整体残余应力的目的。为了最终实现消除构件3整体残余应力的目的，需要清楚构件3表面的残余应力分布状态，这也是确定超高频激振器2仿生爬行的运动轨迹的依据。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，其特征在于：根据构件3表面的残余应力分布状态，确定超高频激振器2仿生爬行的运动轨迹。本发明提出的智能仿生爬行式超高频振动时效方法，是以构件3表面的残余应力分布状态为依据，在此基础上确定超高频激振器2仿生爬行的运动轨迹，这样既有利于实现消除构件3的整体残余应力，也有利于提高超高频振动时效的工作效率。
为了实现本发明提出的一种智能仿生爬行式超高频振动时效方法，本发明提出一种智能仿生爬行式超高频振动时效系统，其特征在于：智能仿生爬行式超高频振动时效系统包括上位机系统，运动控制单元，三维运动平台1和超高频激振器2；所述的上位机系统与所述的运动控制单元相连接，所述的运动控制单元与所述的三维运动平台1相连接，所述的超高频激振器2装夹在所述的三维运动平台1上；所述的超高频激振器2输出端与构件3表面相互接触，用于将超高频振动能量注入到构件3表面的局部区域。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效系统，其特征在于：所述的上位机系统用于输入超高频激振器2仿生爬行的运动轨迹。本发明提出的智能仿生爬行式超高频振动时效系统包含有上位机系统，在上位机系统中可以输入超高频激振器2仿生爬行的运动轨迹，其轨迹数据的来源依据于构件3表面的残余应力分布状态。通过在上位机系统中输入好超高频激振器2仿生爬行的运动轨迹数据后，整个超高频振动时效过程均由上位机系统进行控制，提高了振动时效技术的智能化水平。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效系统，其特征在于：所述的上位机系统用于输入超高频激振器2在构件3一个局部区域进行超高频激振处理的时间。根据振动时效技术国家标准，振动时效技术的累积处理时间不应超过40分钟。此外，在振动时效技术应用中，可以根据构件3的残余应力大小，确定振动时效技术的处理时间。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效系统，其特征在于：所述的三维运动平台1能够实现x轴向、y轴向、z轴向的三轴向运动。
所述的智能仿生爬行式超高频振动时效系统，其特征在于：所述的运动控制单元控制所述的三维运动平台1在z轴向进行运动，实现所述的超高频激振器2输出端与构件3表面一个较大残余应力所在的局部区域相互接触，从而对构件3的一个局部区域进行超高频激振处理；所述的超高频激振器2对构件3一个局部区域超高频激振处理后，首先所述的运动控制单元控制所述的三维运动平台1在z轴向进行运动，实现所述的超高频激振器2输出端与构件3表面相互分离，然后所述的运动控制单元根据所述的上位机系统中输入的运动轨迹数据控制所述的三维运动平台1在x轴向和y轴向进行运动，实现所述的超高频激振器2的仿生爬行运动。在本发明提出的智能仿生爬行式超高频振动时效系统具体应用中，首先是通过所述的运动控制单元控制所述的三维运动平台1在z轴向进行运动，实现所述的超高频激振器2输出端与构件3表面一个较大残余应力所在的局部区域相互接触，从而对构件3的一个局部区域进行超高频激振处理；当所述的超高频激振器的处理时间达到上位机系统中设定的超高频激振处理的时间后，首先所述的运动控制单元控制所述的三维运动平台1在z轴向进行运动，实现所述的超高频激振器2输出端与构件3表面相互分离，便于所述的三维运动平台1在x轴向和y轴向进行运动，然后所述的运动控制单元根据所述的上位机系统中输入的运动轨迹数据控制所述的三维运动平台1在x轴向和y轴向进行运动，实现所述的超高频激振器2的仿生爬行运动，达到最终消除构件3整体残余应力的目的。
图2为构件3采用弹性支撑进行智能仿生爬行式超高频振动时效处理的示意图。采用弹性支撑装置4对构件3进行弹性支撑，弹性支撑装置4的数量可以根据构件3的大小以及残余应力的分布状态确定。图3为构件3采用悬臂固定进行智能仿生爬行式超高频振动时效处理的示意图。以固定构件3左端部为例进行说明，采用夹持装置对构件3左端部进行固定，使整个构件3形成悬臂梁形式。对构件3进行弹性支撑和悬臂固定，都有利于激发构件3局部区域产生超高频振动，有利于消除构件3局部区域的残余应力；此外，通过对构件3局部残余应力的消除最终达到消除构件3整体残余应力的目的。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。