[發明專利]基于變形測試的鈦合金薄壁件殘余應力分布反向識別方法

有效

• 申請號: 202010745889.1
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111967146B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 任軍學;劉強強;周金華;王宗園
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/18;G06F119/14;G06F111/08
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙) 61257
• 代理人: 劉春

1.基于變形測試的鈦合金薄壁件殘余應力分布反向識別方法，其特征在于，按照以下內容實施：

步驟1、建立端銑殘余應力雙曲正切函數模型；將端銑參數對應到所述端銑殘余應力雙曲正切函數模型中，建立兩者的映射關系；

其中，端銑殘余應力雙曲正切函數模型為：

其中，σ(x)為切削殘余應力；x為殘余應力對應位置的深度值；k和ω為待定系數；λ₁與λ₂為常數，λ₁＝100MPa，λ₂＝100μm；

步驟2、根據步驟1中的端銑殘余應力雙曲正切函數模型，建立薄壁類零件端銑殘余應力的誘導彎矩模型，從而推導出端銑殘余應力的理論變形撓度，建立端銑殘余應力雙曲正切函數模型與所述理論變形撓度之間的對應關系；

具體的，端銑殘余應力的誘導彎矩模型：

其中，M_Bl表示端銑殘余應力的誘導彎矩，h₂表示殘余應力為0的深度值，H為板料厚度，T為寬度，μ為泊松比，k1、ω₁和k2、ω₂分別為進刀方向和垂直進刀方向的模型系數；

結合撓度與彎矩的關系式可以得到：

其中，w_max為薄板的最大撓度，L為薄板的長度，E為零件材料的彈性模量，I為零件橫截面的二次截面矩，其值為I＝bh³/12；

步驟3、測量端銑后表面一點殘余應力以及不同進刀方向的變形撓度，結合步驟1中得到的所述映射關系、和所述步驟2中得到的所述對應關系，建立銑削殘余應力的反向識別算法。

2.如權利要求1所述的基于變形測試的鈦合金薄壁件殘余應力分布反向識別方法，其特征在于，所述步驟3中，由步驟1中的銑削殘余應力雙曲正切模型，通過鈦合金端銑實驗測得表面殘余應力時，即x＝0處的σ值，記作P，則系數K可以表示為：

由步驟2中的彎矩表達式結合力學中板類變形的最大撓度表達式：

上述二者結合，可以推出：

式中：W表示所測中點撓度，l表示板料長度，積分區間取0至100μm，即h2＝0.1mm，E＝114GPa，I＝13.3mm⁴；

代入數據有：

記：則上述方程變為Af(ω₁)-Bf(ω₂)＝C，

式中，A＝190k₁，B＝76k₂，ω₁表示沿進刀方向上表征殘余應力的待定參數ω，即σ_x的待定參數，ω₂表示垂直進刀方向上表征殘余應力的待定參數ω，即σ_y的待定參數；

采用兩種不同的方向進給可得到兩組撓度，即W₁和W₂，則有方程組如下，可求得系數ω₁和ω₂，

通過測量鈦合金薄壁件兩種不同走刀方向端銑后的表面一點殘余應力以及變形撓度，得出端銑殘余應力表征模型系數，實現殘余應力沿深度分布的反識別。