[發明專利]一種鋼絲宏觀殘余應力評估方法

在審

• 申請號: 202110039490.6
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112649135A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 李承昌
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01N3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種利用鋼絲瞬時拉伸彈性模量隨拉應力變化規律判斷鋼絲宏觀殘余應力水平的方法。該方法建立了鋼絲橫截面上屈服比率(屈服因子)與鋼絲瞬時彈性模量的函數關系由此函數關系，可通過測量鋼絲拉伸的瞬時彈性模量，計算鋼絲宏觀殘余應力水平及某一名義拉伸應力下橫截面上的屈服比率。所述方法包括如下步驟：A、用拉伸試驗機分級加載拉伸鋼絲；B、繪制各級荷載割線彈性模量與名義應力的E?σ關系曲線；C、由E?σ曲線確定鋼絲無殘余應力狀態的拉伸彈性模量E_T、截面部分區域開始屈服的名義應力σ₁及全截面的屈服應力力σ_Y；D、鋼絲最大宏觀殘余應力σ_R＝σ_Y?σ₁；E、σ＞σ₁時鋼絲橫截面上拉伸應力達到屈服的面積比率：F、普通拉伸試驗機及加載程序改造。

技術領域

本發明涉及一種絲宏觀殘余應力評估方法及應用。

背景技術

鋼絲在拉拔、熱處理、矯直等加工過程中，由于受外力和溫度的作用而在鋼絲內部產生殘余應力。若使用中殘余應力的平衡遭到破壞，則會引起鋼絲內的彈塑性變形，導致尺寸及形狀的變化，使鋼絲出現扭曲等變形。同時殘余應力還降低了鋼絲的抗疲勞強度、抗應力腐蝕及抗蠕變開裂的能力，為確保成品鋼絲在使用過程中的安全性和可靠性，應評估、控制鋼絲成品的殘余應力水平。

生產中一般采用實驗測試鋼絲殘余應力水平，常用的有損檢測法主要有鉆孔法、取條法、切槽法、環芯法、剝層法、剖面法與裂紋法等，常用的無損檢測法主要有X 射線衍射法，中子衍射法、同步衍射法、超聲波法和磁性法等，但這些方法設備昂貴、測量程序復雜、技術要求高、測量時間長、測量費用高，一般鋼絲生產廠家需到大型院所測量評估。

本發明專利公開了一種利用鋼絲拉伸彈性模量隨拉應力變化規律判斷鋼絲宏觀殘余應力水平的方法及應用，該方法使用常用試驗儀器就可實現昂貴設備的測量功能，且測量簡便、快捷。一般鋼絲生產廠家只需對普通拉伸試驗機稍加改造，即可快速測量、評估鋼絲宏觀殘余應力，及時改進鋼絲生產工藝，提高鋼絲產品質量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，是如何使普通鋼絲生產廠家用簡便、快捷方法測量、評估鋼絲宏觀殘余應力水平，及時改進對鋼絲生產工藝，提高鋼絲產品質量。

為解決以上技術問題，本發明通過理論分析，由力學分析求得了鋼絲內部真實應力(True Stress)σ_T與拉伸名義應力(Nominal Stress)的關系

進而求得鋼絲橫截面上的真實應力達到拉伸屈服應力的面積與總橫截面積的比值(屈服因子)

式(2)建立了瞬時彈性模量、名義拉伸應力與鋼絲橫截面上屈服面積與總面積比值的函數關系，由此可通過測量鋼絲拉伸的瞬時彈性模量，計算某一名義應力水平時鋼絲橫截面上屈服比率。

通過分級加載拉伸鋼絲，求得各級荷載下瞬時彈性模量與名義拉伸應力的E-σ關系曲線，在E-σ曲線的直線段，鋼絲橫截面上的真實應力均未達到屈服；當E-σ曲線在名義拉伸應力σ₁下開始出現彎曲后，鋼絲橫截面部分區域的真實應力出現屈服。由拉伸試驗實測的鋼絲拉伸屈服強度σ_Y，即可求得鋼絲內最大拉伸殘余應力σ_R＝σ_Y- σ₁；以及σ＞σ₁時，不同名義應力σ下的截面屈服比。這樣一般鋼絲生產廠家就可簡便、快捷的定量評估鋼絲橫截面上的宏觀殘余應力大小及分布，而避免了到大型院所測量評估費用高、周期長的難點。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。其中

圖1是高強低松弛碳素鋼絲拉伸應力應變曲線圖；