随着现代科技的迅猛发展,人们对于机械构件的疲劳强度及结构的稳定性方面有了更高的需求。然而,在实际的生产加工过程中,各种加工工艺均会产生一定程度的残余应力。残余应力的存在会严重缩短构件的使用寿命,影响其几何尺寸的稳定性及精度。因此,残余应力检测技术对于保证构件的结构可靠性及安全性尤为重要,对于现代工业的发展有着重要的意义。本文结合“基于希尔伯特-黄变换的工件残余应力检测方法及装置研制”(吉林省重点科技攻关项目)展开了振动信号与残余应力之间关系的研究,提取振动信号的特征参数并与残余应力之间建立起联系,为残余应力的检测提供一条新途径。具体的研究内容如下:首先,对残余应力检测技术的国内外研究情况进行了详细介绍,提出了采用希尔伯特黄变换的方法进行残余应力检测。论述了经验模态分解的基本理论以及其不足之处和改进算法,提出了改进的CEEMDAN分解方法,结果表明:此方法更加准确高效。然后,对单自由度和多自由度系统的振动特性进行了分析,得出:机械系统的固有振动模式函数与固有模态函数之间存在着相互对应的关系。针对固有频率及其对应的振幅与残余应力的关系进行了理论推导,得出了残余应力对振动信号特征参数的影响,结合固有模态函数与机械系统固有振动模式函数间的对应关系,证明了希尔伯特-黄变换检测残余应力的可行性,为后续分析提供了有力的理论支撑。其次,搭建振动试验台,利用振动信号采集仪分别采集未经处理以及第一次热时效处理和第二次热时效处理的焊接钢板的振动信号,并利用盲孔法对热时效处理前后的焊接板进行残余应力检测,得出不同状态下焊接板的残余应力分布特点。最后,通过希尔伯特-黄变换方法对IMF分量进行希尔伯特谱分析,提取信号的特征参数,验证固有频率及其对应的振幅与残余应力之间的关系。结果表明:通过希尔伯特-黄变换方法可以检测出残余应力是否存在及其分布规律,证明了此方法真实有效,非常适用于构件的残余应力检测。