[發明專利]一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法

在審

• 申請號: 202110096239.3
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112924065A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 張帥;馬小明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法，其特征在于，所述曲面包括凸球面和凹球面，所述方法包括以下步驟：

分別建立凸球面模型和凹球面模型，并進行鉆孔模擬，根據鉆孔模擬過程中得到的敏感柵范圍內所有節點的應變數據，得到應變釋放系數a,b的表達式；

根據應變釋放系數a,b的表達式得到0°、45°和90°三個方向的應力應變關系式；

利用盲孔法測量殘余應力沿著0°、45°和90°三個方向的應變，根據每條應變方向插值算出對應的應變釋放系數a,b的值，然后根據三向殘余應力應力應變關系式即可分別得到在0°、45°和90°三個方向上的殘余應力。

2.根據權利要求1所述的一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法，其特征在于，所述分別建立凸球面模型和凹球面模型，并進行鉆孔模擬，根據鉆孔模擬過程中得到的敏感柵范圍內所有節點的應變數據和D_h與鉆深h的關系式分別得到應變釋放系數a,b的表達式，具體包括：

在軟件ANSYS中分別建立凹、凸球面三種模型，并對每個模型進行網格劃分；

輸入材料參數，設置邊界條件；

通過inistate命令在模型各節點上加載初始應力，以預設的下鉆速度依次令每組單元剛度為0；

通過后處理POST1模塊獲得敏感柵范圍內所有節點的應變數據，結合測量位置與應力釋放孔處的距離D_h與鉆深h的關系式，得到應變釋放系數a,b的表達式如下：

式中，E為材料的彈性模量，μ為材料的泊松比，ε₁、ε₃分別為x,y方向上面積內的平均應變。

3.根據權利要求2所述的一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法，其特征在于，所述分別建立凹、凸球面三種模型中，凹凸球面各建立了多個不同曲率半徑的模型，且每個模型僅建立1/4對稱的模型。

4.根據權利要求3所述的一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法，其特征在于，所述曲率半徑包括4、6、8、20和100mm。

5.根據權利要求3所述的一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法，其特征在于，所述預設的下鉆速度為0.1mm每單位時間。

6.根據權利要求1所述的一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法，其特征在于，所述0°、45°和90°三個方向的應力應變關系式如下：

式中，ε₀、ε₄₅、ε₉₀分別為0°、45°和90°三個方向的殘余應力，σ₁為該曲面上最大主應力,σ₃為該曲面上最小主應力；E為材料的彈性模量；μ為材料的泊松比；θ為0°與最大主應力順時針方向的夾角。

7.根據權利要求1-6任一所述的一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法，其特征在于，還包括步驟：分別建立凸球面和凹球面下測量位置與應力釋放孔處的距離D_h與鉆深h的關系式。

8.根據權利要求7所述的一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法，其特征在于，

當曲面為凹球面時，D_h與鉆深h的關系式如下：

當曲面為凸球面時，D_h與鉆深h的關系式如下：

當h＜h₁時，

當h₁≤h＜h₂時，

當h₂≤h時，

式中，R為球面曲率半徑，h₁、h₂表示鉆孔的深度，r₁表示敏感柵到應變片中心最近距離，r₂表示敏感柵到應變片中心最遠距離,c為鉆孔點，即敏感柵中點。

9.根據權利要求7所述的一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法，其特征在于，還包括用于驗證的平面模型。

10.根據權利要求9所述的一種基于盲孔法測曲面殘余應力的測量方法，其特征在于，平面模型中，測量位置與應力釋放孔處的距離D_h與鉆深h的關系式如下：