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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明公开了一种基于机床能耗的表面残余应力监测方法，通过分别建立基于机床能耗的有效切削能耗模型和基于有效切削能的表面应变能模型，从而得到机床能耗与表面应变能之间的映射关系；基于特定加工方式确定进给、横向两个方向的残余应力幅值的比例关系，通过表面应变能预测两个方向的残余应力幅值预测值，利用残余应力正负性预测模型对进给和横向方向的表面残余应力的正负性进行预测，得到进给和横向方向的表面残余应力属性，最终结合以上模型实现由机床能耗对表面残余应力幅值和正负性的预测，通过机床能耗对进给和横向方向的表面残余应力进行实时监测。本发明基于机床能耗的表面残余应力监测方法，能够通过机床能耗方便地监测表面残余应力。

主权项：1.一种基于机床能耗的表面残余应力监测方法，其特征在于：分别建立基于机床能耗的有效切削能耗模型和基于有效切削能的表面应变能模型，从而得到机床能耗与表面应变能之间的映射关系；利用残余应力预测模型对进给方向和横向方向的表面残余应力的特性进行实时预测，得到进给方向的表面残余应力和横向方向的表面残余应力的正负性以及进给方向的表面残余应力和横向方向的表面残余应力的幅值之间的比值；基于进给方向和横向方向的表面残余应力与表面应变能之间的映射关系，通过机床能耗对进给方向和横向方向的表面残余应力进行实时监测；平均有效切削功率和平均切削功率之间的函数关系为： 其中，Kl和Kc分别是为线性系数和常系数；基于机床的型号及对应的能耗模型，机床总功率Pt为平均切削功率的函数，即： 结合平均有效切削功率和平均切削功率之间的函数关系，从而得到基于机床能耗的有效切削能耗模型；基于平均有效切削能的表面应变能模型为： 其中，Ps表示表面应变能，为平均有效切削功率，Ks为系数；根据弹性力学定律，用工件表面点的应变能密度表示表面应变能Psur： 其中，σ和ε分别表示应力和应变；σij和εij分别为三维空间的主应力和主应变，i,j＝1、2、3；δij为Kronecker符号，当i＝j时，δij＝1，当i≠j时，δij＝0；σkk为主应力；E为材料的杨氏模量；ν是材料的泊松比；简化后，得到进给方向和横向方向的表面残余应力与表面应变能之间的映射关系： 其中，σx和σy分别为进给方向、横向方向的表面残余应力；η为缩放系数；所述残余应力预测模型采用支持向量机模型；利用残余应力预测模型预测得到进给方向的表面残余应力和横向方向的表面残余应力的正负性以及进给方向的表面残余应力和横向方向的表面残余应力的幅值之间的比值，得到进给方向和横向方向的表面残余应力分别为： 其中，表示铣削加工中横向进给方向残余应力与进给方向残余应力比值，SVMPs表示以表面应变能为输入的残余应力属性预测结果。

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