[發明專利]一種凝固斑點殘余應力檢測方法

有效

• 申請號: 201710414300.8
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107036747B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 馬國政;王海斗;陳書贏;何鵬飛;王譯文;趙欽;劉喆;徐濱士
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

1.一種凝固斑點殘余應力檢測方法，其特征在于，包括：

提供凝固斑點測試試樣；

在所述凝固斑點測試試樣的待測量區域上制作點陣；

獲取所述待測量區域的第一形貌圖像；

對圍繞所述待測量區域四周的材料進行逐層去除，并獲取去除每層材料之后的待測量區域的形貌圖像；

根據所述第一形貌圖像和所述去除每層材料之后的待測量區域的形貌圖像，得到去除每層材料之后的待測量區域點陣中各點的位移量；

根據所述點陣中各點的位移量，計算去除每層材料之后所述待測量區域的殘余應力；

其中，所述在所述凝固斑點測試試樣的待測量區域上制作點陣具體包括：

對所述凝固斑點測試試樣的表面進行噴金處理；

將所述凝固斑點測試試樣放入到場發射掃描電子顯微鏡下觀察；

在所述場發射掃描電子顯微鏡下選出待測量區域；

在所述待測量區域的表面沉積一層鉑層；

采用聚焦離子束在所述鉑層的表面開設多個凹坑，形成點陣；

所述根據所述第一形貌圖像和所述去除每層材料之后的待測量區域的形貌圖像，得到去除每層材料之后的待測量區域點陣中各點的位移量具體包括：

以所述第一形貌圖像為參考圖像，采用數字散斑相關法計算第二形貌圖像上各個凹坑的位移量；

以第i形貌圖像為參考圖像，采用數字散斑相關法計算第i+1形貌圖像上各個凹坑的位移量，其中，i為正整數，且i≥1。

2.根據權利要求1所述的凝固斑點殘余應力檢測方法，其特征在于，所述提供凝固斑點測試試樣具體包括：

提供凝固斑點試樣；

將所述凝固斑點試樣切割為5mm×5mm×3mm的凝固斑點試樣塊；

對所述凝固斑點試樣塊進行清洗，得到所述凝固斑點測試試樣。

3.根據權利要求1所述的凝固斑點殘余應力檢測方法，其特征在于，所述對圍繞所述待測量區域四周的材料進行逐層去除，并獲取去除每層材料之后的待測量區域的形貌圖像具體包括：

采用聚焦離子束對圍繞所述待測量區域四周的材料去除第i層；

在二次電子拍攝模式下獲得去除材料之后的待測量區域的第i+1形貌圖像；

其中，i為正整數，且i≥1。

4.根據權利要求1所述的凝固斑點殘余應力檢測方法，其特征在于，所述鉑層為圓形。

5.根據權利要求4所述的凝固斑點殘余應力檢測方法，其特征在于，

所述根據所述點陣中各點的位移量，計算去除每層材料之后所述待測量區域的殘余應力具體包括：

根據所述待測量區域表面的應變分布，計算各凹坑的平面應力：

其中ε(H)為材料去除深度為H時的應變，方向分別為x、y方向的位移；

根據表面應力的變化情況，計算得到所述待測量區域的平均殘余應力，不同深度應力與材料表面之間的應變關系為：

h為材料去除的總深度，H為變量，表示從材料表面到圓環坑底部之間的任意位置，ε(h)是材料去除到深度為h時表面的應變，σ(H)表示材料去除深度為H時的應力，A(H，h)反應了材料去除總深度為h時，深度H處的殘余應力對材料表面應變程度的影響程度；

繪制所述待測量區域的殘余應力隨深度的變化曲線。

6.根據權利要求5所述的凝固斑點殘余應力檢測方法，其特征在于，所述對圍繞所述待測量區域四周的材料進行逐層去除中，每層去除的材料厚度相同。