[發(fā)明專利]一種基于局部剝層和系數(shù)修正的殘余應(yīng)力測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310343812.1
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103411714A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙威;孟龍暉;李亮;何寧;楊吟飛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種基于局部剝層和系數(shù)修正的殘余應(yīng)力測量方法，其特征在于：具體步驟如下，

步驟一、通過電解腐蝕剝層將被測局部的應(yīng)力層分多次電解腐蝕，用X射線法測量所述被測局部最初的表面應(yīng)力以及每次電解腐蝕后的表面應(yīng)力；

步驟二、運(yùn)用有限元模擬的方法，模擬電解腐蝕剝層的過程，求解應(yīng)力修正系數(shù)，具體如下：

（201）根據(jù)被測零件的尺寸、需要電解腐蝕部位的尺寸和位置在有限元軟件ABAQUS中進(jìn)行建模，對模型進(jìn)行幾何體劃分，將后期需要去除的應(yīng)力層分割成獨(dú)立的幾何集；

（202）編寫應(yīng)力文件將初始應(yīng)力導(dǎo)入ABAQUS軟件，導(dǎo)入的應(yīng)力文件中初始應(yīng)力相對于被測零件的中心軸是對稱的；

（203）利用ABAQUS的生死單元技術(shù)，按照實際電解腐蝕過程，將模型電解腐蝕部位的局部單元進(jìn)行逐層釋放，每次釋放的單元層的厚度與每次電解腐蝕的材料厚度相一致；

（204）根據(jù)模型的坐標(biāo)值以及應(yīng)力曲線，計算得出應(yīng)力修正系數(shù)；

步驟三、根據(jù)步驟一測量得到的表面應(yīng)力和步驟二得到的應(yīng)力修正系數(shù)，計算得出被測零件的殘余應(yīng)力，計算公式如下：

(Δσ_h)_i＝(σ_h)_i-(σ_h)_i-1＝-K_hiσm_i

σch=σmh+Σi=1h-1Khiσmi]]>

其中，i表示腐蝕剝層的次數(shù)，取值為自然數(shù)，h表示腐蝕剝層的深度；(Δσ_h)_i表示第i-1次和第i次腐蝕剝層后深度為h處的應(yīng)力差，(σ_h)_i-1、(σ_h)_i分別表示深度h處第i-1次和第i次腐蝕剝層后的實際應(yīng)力；σc_h表示最終修正后的深度為h處的殘余應(yīng)力，σm_h表示深度為h處的表面應(yīng)力，K_hi表示應(yīng)力修正系數(shù)，σm_i表示第i次腐蝕剝層后測得的表面應(yīng)力。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于局部剝層和系數(shù)修正的殘余應(yīng)力測量方法，其特征在于：所述步驟（202）中導(dǎo)入的應(yīng)力文件中，應(yīng)力施加的方式具體如下：

設(shè)定需要腐蝕的應(yīng)力層深度閾值以及施加于模型的應(yīng)力在深度方向上的梯度閾值；

當(dāng)需要腐蝕的應(yīng)力層深度小于設(shè)定的閾值，施加于模型的應(yīng)力在深度方向上的梯度小于設(shè)定的閾值時，用需要腐蝕的應(yīng)力層最上層/最下層的應(yīng)力值來代替整個需要腐蝕應(yīng)力層的應(yīng)力值；

當(dāng)需要腐蝕的應(yīng)力層深度大于設(shè)定的閾值，施加于模型的應(yīng)力在深度方向上的梯度大于設(shè)定的閾值時，將需要腐蝕的應(yīng)力層最上層和最下層的應(yīng)力求平均值，用所述平均值來代替需要腐蝕的應(yīng)力層的應(yīng)力值。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于局部剝層和系數(shù)修正的殘余應(yīng)力測量方法，其特征在于：所述步驟（202）中導(dǎo)入的應(yīng)力文件中，對模型施加的應(yīng)力在符號上一致，均為壓應(yīng)力或者均為拉應(yīng)力。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于局部剝層和系數(shù)修正的殘余應(yīng)力測量方法，其特征在于：步驟（204）中，所述的應(yīng)力修正系數(shù)，需要計算其軸向方向分量以及切向方向分量。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于局部剝層和系數(shù)修正的殘余應(yīng)力測量方法，其特征在于，所述步驟一的具體過程如下：

（101）清洗被測零件表面；

（102）根據(jù)需要電解腐蝕的形狀，將被測零件需要去除材料的部位暴露在電解液中，其余部分密封，電解工具陰極的頂部曲率與被測零件待電解部分的外圓曲率一致，電解工具陰極的大小與需電解腐蝕的局部凹坑大小一致；

（103）對被測零件進(jìn)行電解腐蝕，使其表面形成凹坑，通過控制電解液的電流密度和通電時間限定腐蝕深度，確保每次腐蝕的深度一致。