[發明專利]一種基于板殼理論的剝層法殘余應力測量值的修正方法

在審

• 申請號: 201710796460.3
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107729605A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 高瀚君;吳瓊;張以都;周文兵;劉暢;高子涵
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于板殼理論的剝層法殘余應力測量值的修正方法，基于彈性力學和板殼理論，推導了剝層法測量殘余應力過程中，工件的變形和重分布情況，利用變形和應力重分布公式，建立了剝層法測量值和初始殘余應力值(修正值)的定量關系。

本發明具有以下優點：(1)本發明提出的修正方法基于彈性力學和板殼理論，考慮了兩個方向殘余應力的耦合作用，比傳統基于材料力學提出的修正方法更加接近實際，具有更高的修正精度；(2)按本發明說明書編制修正程序，即可形成剝層法的修正方法。編制的程序簡單實用，計算效率遠高于基于有限元方法的修正方法。

該方法的具體步驟如下：

步驟一：取一待測的矩形板工件，設其厚度為H，測量其外表面應力值，可獲表層X方向和Y方向的應力值。將測得工件表層的X方向應力記為σ_x0,1，X方向應力記為σ_y0,1。殘余應力的測量方法可采用X射線衍射法、鉆孔法、納米壓痕法中的一種；

步驟二：將待測工件假想地分為n層，利用機械銑削、化學銑削等方法，去除待測工件表面厚度為t的一層，t＝H/n。

步驟三：測量剝去一層后工件表面的應力，獲得X和Y方向的應力值，記為S_x1和S_y1；

步驟四：重復步驟二和步驟三，逐層剝去試件材料，并測量其表面兩個方向的應力。當需要沿工件表面k層深度方向內的殘余應力時，需要剝去k-1層，并測量k次表面應力，獲得σ_x0,1,σ_x1,1,σ_x2,1,…,σ_x,k-1,1和σ_y0,1,σ_y1,1,σ_y2,1,…,σ_y,k-1,1。

步驟五：根據公式(1)-(3)計算，利用σ_x0,1和σ_y0,1計算a_x1,a_y1,S_x1,S_y1，再通過公式(4)-(7)，計算中間變量S_x1,1和S_y1,1，進而得到σ_x0,2和σ_y0,2。其中，σ_x0,2和σ_y0,2即為工件第二層內的殘余應力，即剝層法測量殘余應力的修正值。

步驟六：同理第五步，利用公式(8)-(11)可以算得工件第3至n層試件的初始殘余應力的X方向應力值σ_x0,3,σ_x0,4,…,σ_x0,n，Y方向應力值σ_y0,3,σ_y0,4,…,σ_y0,n同理可得。

ax1=ay1=h2(3h1+h2)6h1,---(1)]]>

Sx1=-(3h1+h2)tσx01h22,---(2)]]>

Sy1=-(3h1+h2)tσy01h22,---(3)]]>

σ_x0,2＝σ_x1,1+S_x1,1(4)

Sx1,1=Sx1ax1(ax1-t2)---(5)]]>

σ_y0,2＝σ_y1,1+S_y1,1(6)

Sy1,1=Sy1ay1(ay1-t2)---(7)]]>

axi=ayi=hi+1(3hi+hi+1)6hi,---(8)]]>

Sxi=-(3hi+hi+1)tσx,i-1,1hi+12,---(9)]]>

Sx,i,j=Sxiaxi[axi-(j-i+t2)],(j=i,i+1...,n-1),---(10)]]>

σx,0,i+1=σx,i,1+Σk=1iSx,k,i---(11)]]>

式(8)-(11)中，i＝2,3…,n-1。