电流脉冲消除残余应力装置的研究

作     者：邓国辉 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何闻

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：电流脉冲 残余应力 电容储能 脉冲放电 DSP 

摘      要：本论文结合国家自然科学基金“消除残余应力的电击法及其应用基础研究,采用理论与实验结合的方法,对电流脉冲消除残余应力装置进行了相关研究并完成设计。第一章介绍了本论文的研究背景和意义。首先介绍了残余应力在工程中的危害、消除方法以及脉冲功率技术,阐述了电流脉冲影响金属材料性能的研究和脉冲功率技术的国内外研究现状,进而分析了电流脉冲消除残余应力的方法,最后介绍了本论文的研究目的和研究内容。第二章研究了电流脉冲消除残余应力的理论基础。利用位错动力学理论,从位错运动的角度分析了电流脉冲对残余应力的作用机理。基于电子风力理论提出了电流脉冲对位错作用的简化模型,并运用有限元软件进行仿真研究。通过对脉冲电流参数影响残余应力消除效果的理论分析,提出了电流脉冲消除残余应力装置的设计要求。第三章研究了功率电流脉冲发生装置的设计方法。运用理论分析和软件仿真的方法,完成了装置能量储存单元和脉冲成形单元的设计。能量储存单元采用交流恒压充电,为了满足目标电压值充电和提高充电频率的要求,提出了高压定时充电的充电方法。脉冲成形单元设计了单峰脉冲和振荡脉冲的两种放电方式,以满足脉冲极性,脉冲峰值及重复频率可调的输出要求。为了提高放电频率,提出了分组充电及组内放电的放电方法。第四章研究了电流脉冲发生装置控制系统的设计方法。采用模块化设计思想,首先完成了系统硬件设计,包括开关驱动模块、人机交互模块、DA和AD转换模块等硬件电路设计;然后完成了基于DSP的控制系统软件设计,包括充放电运行模块,高压定时充电模块以及人机交互模块的程序编写和调试。第五章对电流脉冲消除残余应力装置进行了实验研究。实验内容主要包括高压定时充电实验和输出波形采集实验,以及运用装置进行电流脉冲消除残余应力实验。通过实验验证了装置的综合性能和电流脉冲消除残余应力的效果。第六章总结了全文的研究成果,并展望了后续工作。