[發明專利]一種殘余應力實驗標定檢測方法

在審

• 申請號: 201710756739.9
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107727493A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 韓立
• 申請（專利權）人: 蕪湖市風蟬電競文化傳媒有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及殘余應力檢測技術領域，更具體地說，涉及一種殘余應力 實驗標定檢測方法。

背景技術

通常講，一個物體，在沒有外力和外力矩作用、溫度達到平衡、相變 已經終止的條件下，其內部仍然存在并自身保持平衡的應力叫做內應力。

按照德國學者馬赫勞赫提出的分類方法，內應力分為三類：

第Ⅰ類內應力是存在于材料的較大區域(很多晶粒)內，并在整個物 體各個截面保持平衡的內應力。當一個物體的第Ⅰ類內應力平衡和內力矩 平衡被破壞時，物體會產生宏觀的尺寸變化。

第Ⅱ類內應力是存在于較小范圍(一個晶粒或晶粒內部的區域)的內 應力。

第Ⅲ類內應力是存在于極小范圍(幾個原子間距)的內應力。

在工程上通常所說的殘余應力就是第Ⅰ類內應力。到目前為止，第Ⅰ 類內應力的測量技術最為完善，它們對材料性能和構件質量的影響也研究 得最為透徹。

除了這樣的分類方法以外，工程界也習慣于按產生殘余應力的工藝過程來 歸類和命名，例如鑄造應力、焊接應力、熱處理應力、磨削應力、噴丸應 力等等，而且一般指的都是第Ⅰ類內應力。

機械零部件和大型機械構件中的殘余應力對其疲勞強度、抗應力腐蝕 能力、尺寸穩定性和使用壽命有著十分重要的影響。適當的、分布合理的 殘余壓應力可能成為提高疲勞強度、提高抗應力腐蝕能力，從而延長零件 和構件使用壽命的因素；而不適當的殘余應力則會降低疲勞強度，產生應 力腐蝕，失去尺寸精度，甚至導致變形、開裂等早期失效事故。

在機械制造中，各種工藝過程往往都會產生殘余應力。但是，如果從 本質上講，產生殘余應力的原因可以歸結為：不均勻的塑性變形；不均勻 的溫度變化；不均勻的相變。

針對工件的具體服役條件，采取一定的工藝措施，消除或降低對其使 用性能不利的殘余拉應力，有時還可以引入有益的殘余壓應力分布，這就 是殘余應力的調整問題。

通常調整殘余應力的方法有：

自然時效，把構件置于室外，經氣候、溫度的反復變化，在反復溫度 應力作用下，使殘余應力松弛、尺寸精度獲得穩定。一般認為，經過一年 自然時效的工件，殘余應力僅下降2％～10％，但工件的松弛剛度得到了較 大地提高，因而工件的尺寸穩定性很好。但由于時效時間過長，一般不采 用。

熱時效，是傳統的時效方法，利用熱處理中的退火技術，將工件加熱 到500～650℃進行較長時間的保溫后再緩慢冷卻至室溫。在熱作用下通過 原子擴散及塑性變形使內應力消除。從理論上講采用熱時效，只要退火溫 度和時間適宜，應力可以完全消除。但在實際生產中通常可以消除殘余應 力的70～80％，但是它有工件材料表面氧化、硬度及機械性能下降等缺陷。

振動時效，振動時效是使工件在激振器所施加的周期性外力作用下產 生共振，松弛殘余應力，獲得尺寸精度穩定性。也就是在機械的作用下， 使構件產生局部的塑性變形，從而使殘余應力得到釋放，以達到降低和調 整殘余應力的目的。其特點是處理時間短、適用范圍廣、能源消耗少、設 備投資小，操作簡便，因此振動時效在70年代從發達國家引進后在國內被 大力推廣。

靜態過載法，是以靜力或靜力矩的形式，暫時加載于構件上，并在這 種載荷下保持一段時間，從而使零件尺寸精度獲得穩定的時效方法。用于 焊接件時需要將載荷加大到使原來應力與附加應力之和接近于材料的屈 服極限，才能消除殘余應力。靜態過載法的精度穩定性效果，取決于附加 應力的大小及應力下保持時間。

靜態過載法處理后構件中仍然保持著相當大的殘余應力。

熱沖擊時效法，1970年前后出現的一種新穎的穩定工件尺寸精度的時 效工藝法。其實質就是將工件進行快速加熱，使加熱過程中造成的熱應力 正好與殘余應力疊加，超過材料的屈服極限引起塑性變形，從而使原始殘 余應力很快松弛并穩定化。

因此，現有技術亟待有很大的進步。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述的缺陷，提供一 種殘余應力實驗標定檢測方法，包括步驟：

S1、在距孔心r處貼片，取寬度大于被測點鉆的小孔半徑a的4-5倍 的試件；

S2、在材料試驗機上將沒有鉆孔的試件逐級加載，計算出試件的應力 σ，測出各級荷載下的應變ε′1和ε′2；

S3、取下試件用專用設備在試件指定部位上專孔后，再重新拉伸，并 測出專孔后的應變值ε″1和ε″2；

S4、計算殘余應力σ1和σ2及其夾角Ф的數值；