[發明專利]一種基于變形反推的初始殘余應力調整方法

有效

• 申請號: 202010907686.8
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112179541B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 郭江;張旻;王朔;賀增旭;白倩
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種基于變形反推的初始殘余應力調整方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：將工件分為兩組，進行熱處理降低工件內部殘余應力；

第二步：去除其中一組工件上下表面的材料，上表面材料去除厚度為r，下表面材料去除厚度為r'，記錄此時的工件變形為U_j；

第三步：應用傳統殘余應力測量方法對另一組工件各層的殘余應力進行測量，然后對各層的殘余應力的測量值取平均值，作為待調整的原始數據；

第四步：建立初始殘余應力和變形的相關關系；

其中，L為截面長度，σ₀為去除截面上的平均應力，z為所選截面到中性軸的距離，H為截面高度；

待工件材料去除后，工件內部的不平衡力F₁和不平衡力矩M₁為：

其中，σ₁為上表面第1層去除層的平均應力，σ₁'為下表面第1層去除層的平均應力；z₁為上表面第1層去除層到中性層的距離，z₁'為下表面第1層去除層到中性層的距離；

其中，S₁₀與S₁₀'分別為工件上、下表面經材料去除后產生的附加應力，a₁與b₁為材料去除后工件上、下表面與中性層的距離；

附加應力S₁₀與工件曲率的關系：

其中，E為工件的彈性模量，Δρ₁為第1層去除后工件的曲率變化；

經過第i次加工后，工件殘余應力和工件的曲率關系為：

其中，ρ_i-1和ρ_i分別是第i-1次和第i次去除后工件的曲率，r_i和r_i'分別是第i次上、下表面材料的去除厚度，z_i和z_i'分別是上、下表面第i層去除層到中性層的距離，σ_i和σ_i'分別是上、下表面第i層去除層的平均應力，S_kj為第k次去除后第j層的附加應力；

工件的曲率與變形的關系為：

其中，U'為計算得到的工件變形，ρ為工件的曲率；

第五步，利用遺傳算法調整初始殘余應力；

第(1)步，以測量的各層初始殘余應力的平均值為初始值，在測量誤差±P的范圍內生成規模為N的種群；

第(2)步，每個個體包含上下表面材料去除量和各層初始殘余應力，采用二進制對個體進行編碼；

第(3)步，根據第三步的工件曲率與變形的公式計算種群中每個個體對應的變形量，記為U_j'；

第(4)步，計算個體的適應度；適應度函數為：

第(5)步，采用隨機競爭的選擇方式，每次隨機選擇兩個個體，將兩個個體中計算變形值與實際工件變形值相差較小的選中，如此反復，直到種群數為N為止；

第(6)步，進行交叉和變異操作，生產新的種群；

第(7)步，重復(2)-(6)步，直至迭代次數結束為止。