[發(fā)明專利]基于變形測(cè)試的鈦合金薄壁件殘余應(yīng)力分布反向識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010745889.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN111967146B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任軍學(xué);劉強(qiáng)強(qiáng);周金華;王宗園
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/18;G06F119/14;G06F111/08
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務(wù)所(普通合伙) 61257
• 代理人: 劉春

本發(fā)明公開一種基于變形測(cè)試的鈦合金薄壁件殘余應(yīng)力分布反向識(shí)別方法：步驟1、建立端銑殘余應(yīng)力雙曲正切函數(shù)模型；將端銑參數(shù)對(duì)應(yīng)到所述端銑殘余應(yīng)力雙曲正切函數(shù)模型中，建立兩者的映射關(guān)系；步驟2、根據(jù)步驟1中的端銑殘余應(yīng)力雙曲正切函數(shù)模型，建立薄壁類零件端銑殘余應(yīng)力的誘導(dǎo)彎矩模型，從而推導(dǎo)出端銑殘余應(yīng)力的理論變形撓度，建立端銑殘余應(yīng)力雙曲正切函數(shù)模型與所述理論變形撓度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；步驟3、測(cè)量端銑后表面一點(diǎn)殘余應(yīng)力以及不同進(jìn)刀方向的變形撓度，結(jié)合步驟1中得到的所述映射關(guān)系、和所述步驟2中得到的所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立銑削殘余應(yīng)力的反向識(shí)別算法。解決了現(xiàn)有殘余應(yīng)力多項(xiàng)式表征模型，在實(shí)際應(yīng)用上較為困難的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金切削殘余應(yīng)力變形控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于變形測(cè)試的鈦合金薄壁件殘余應(yīng)力分布反向識(shí)別方法。

背景技術(shù)

鈦合金由于綜合力學(xué)性能和工藝性能良好的優(yōu)點(diǎn)，主要用于制作飛機(jī)結(jié)構(gòu)中承載大、溫度高的特殊載荷部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的承載框、掛架、起落架艙框等。在多方面因素共同作用下，鈦合金在加工和應(yīng)用時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。加工殘余應(yīng)力的形成是在機(jī)械作用力與熱效應(yīng)共同作用下，材料內(nèi)部部分產(chǎn)生塑性變形，由于各部分的金相組織體積變化不協(xié)調(diào)，使得材料內(nèi)部的晶粒體積發(fā)生變化等，最終達(dá)到一種應(yīng)力平衡狀態(tài)。由于材料內(nèi)部殘余應(yīng)力的存在，不僅使成形零件的疲勞強(qiáng)度，靜力強(qiáng)度和抗腐蝕能力等受到一定的影響，還會(huì)使薄壁類工件發(fā)生一定的變形，而且是影響零件尺寸穩(wěn)定性的主要因素。如果鈦合金應(yīng)用在飛機(jī)之類的大型產(chǎn)品時(shí)，若材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力過(guò)大時(shí)，會(huì)直接或間接影響安全性，造成重大損失。殘余應(yīng)力的存在一方面會(huì)造成材料性能及其穩(wěn)定性變化，增加加工的難度，另一方面，如果能控制其分布，或者能預(yù)測(cè)其分布則可以對(duì)其進(jìn)行有利的應(yīng)用。切削作為鈦合金加工中比例最大的加工方式，容易產(chǎn)生銑刀崩刃，耐用度底等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)大量的切削加工后，由殘余應(yīng)力的釋放而導(dǎo)致的加工變形問(wèn)題非常嚴(yán)重，使得鈦合金的切削加工受到普遍關(guān)注。因此，研究切削加工后殘余應(yīng)力的分布，有利于降低由鈦合金加工殘余應(yīng)力發(fā)生事故的概率。建立起一種鈦合金端銑殘余應(yīng)力分布的反演方法，有助于降低鈦合金銑削后殘余應(yīng)力所產(chǎn)生的一系列問(wèn)題，保證鈦合金性能的穩(wěn)定性及其加工的可靠性對(duì)航空航天有著重要意義。

現(xiàn)有的鈦合金銑削殘余應(yīng)力分布預(yù)測(cè)方法，主要是基于指數(shù)衰減函數(shù)(或是多項(xiàng)式函數(shù))，其主要步驟為：1、確定銑削殘余應(yīng)力場(chǎng)函數(shù)模型，2、確定殘余應(yīng)力場(chǎng)控制因子與銑削工藝參數(shù)關(guān)系模型，3、選擇銑削工藝參數(shù)并進(jìn)行編碼，4、設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，進(jìn)行銑削試驗(yàn)，5、殘余應(yīng)力場(chǎng)測(cè)試，6、求解殘余應(yīng)力場(chǎng)控制因子等。對(duì)于現(xiàn)有的學(xué)者采用的殘余應(yīng)力多項(xiàng)式表征模型，由于其表達(dá)式十分復(fù)雜而且待定的系數(shù)過(guò)多，因而在實(shí)際應(yīng)用上較為困難，不利于推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于變形測(cè)試的鈦合金薄壁件殘余應(yīng)力分布反向識(shí)別方法，以解決現(xiàn)有殘余應(yīng)力多項(xiàng)式表征模型，在實(shí)際應(yīng)用上較為困難的問(wèn)題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：基于變形測(cè)試的鈦合金薄壁件殘余應(yīng)力分布反向識(shí)別方法，按照以下內(nèi)容實(shí)施：

步驟1、建立端銑殘余應(yīng)力雙曲正切函數(shù)模型；將端銑參數(shù)對(duì)應(yīng)到所述端銑殘余應(yīng)力雙曲正切函數(shù)模型中，建立兩者的映射關(guān)系；

步驟2、根據(jù)步驟1中的端銑殘余應(yīng)力雙曲正切函數(shù)模型，建立薄壁類零件端銑殘余應(yīng)力的誘導(dǎo)彎矩模型，從而推導(dǎo)出端銑殘余應(yīng)力的理論變形撓度，建立端銑殘余應(yīng)力雙曲正切函數(shù)模型與所述理論變形撓度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

步驟3、測(cè)量端銑后表面一點(diǎn)殘余應(yīng)力以及不同進(jìn)刀方向的變形撓度，結(jié)合步驟1中得到的所述映射關(guān)系、和所述步驟2中得到的所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立銑削殘余應(yīng)力的反向識(shí)別算法。

進(jìn)一步的，所述步驟1的中，端銑殘余應(yīng)力雙曲正切函數(shù)模型為：