[發明專利]用于壓痕法測量殘余應力的裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202110279497.5
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113176026B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 蔣文春;彭偉;邵曉明;楊濱;涂善東
• 申請（專利權）人: 蔣文春
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 劉文霞

本發明公開了用于壓痕法測量殘余應力的裝置，包括剛性支撐件、直線電機、旋轉電機、壓頭組件、壓力傳感器及位移傳感器，剛性支撐件包括頂板、底板及2個側板，壓力傳感器固定于剛性支撐件的頂板上方，所述直線電機位于壓力傳感器的上方，所述旋轉電機設置在剛性支撐件的頂板與底板之間，所述剛性支撐件的底板中部設置壓頭孔，所述壓頭組件的一端穿過壓頭孔與旋轉電機連接，所述位移傳感器通過傳感器夾具固定在剛性支撐件的側板外壁。該裝置將位移傳感器設置于剛性支撐件外側，旋轉電機設置于剛性支撐件內部，施加載荷時，通過剛性支撐件直接對壓頭施加壓力，減小了壓頭軸線上由于各部件的裝配間隙以及受壓變形帶來的虛假位移，減小了測試誤差。

技術領域

本發明涉及壓痕法測量殘余應力設備的技術領域，具體涉及一種用于壓痕法測量殘余應力的裝置及其使用方法。

背景技術

有害殘余應力的存在會削弱結構的強度，大大增加產品失效損壞的風險。尤其在在能源、化工、航天、交通等重大裝備制造業中，殘余應力的檢測和控制越來越受到技術人員的關注。近年來有學者提出采用努式壓頭測量非等軸殘余應力，測量時需要改變努式壓頭的水平角度(0°、45°、90°及135°)進行多次壓入，獲得不同角度下的壓入曲線，從而計算出殘余應力的大小和方向。這種旋轉操作采用手動調整會造成測試誤差，并且由于需要頻繁改變角度，也給操作帶來極大的不便，限制了測試效率。針對這一問題，專利CN110261021A公開了一種適用于測量非等軸殘余應力的旋轉壓頭組件，在直線電機與壓頭之間安裝一個旋轉電機實現自動旋轉功能，然而由于直線電機、旋轉電機、載荷傳感器、位移傳感器等部件均耦合在壓頭組件的軸線上，這會降低壓頭組件的整體剛度。當施加載荷時，各部分之間由于裝配間隙以及自身受壓變形造成的軸向位移均被位移傳感器記錄為壓頭壓入深度，這對于實際壓入深度僅為幾十到一百微米的實驗來說無疑會大大增加誤差。此外，殘余應力的測量還對測試點的位置有嚴格要求，例如在測量焊接殘余應力時需要關心焊接熱影響區的應力狀態，而由于壓頭尺寸較小以及測試設備的阻擋，很難精確定位到待測點的位置，不便于確定待測點的位置。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于壓痕法測量殘余應力的裝置，整體結構緊湊，減小了由于零件裝配帶來的誤差。

本發明具體采用如下技術方案：用于壓痕法測量殘余應力的裝置，包括剛性支撐件、直線電機、旋轉電機、壓頭組件、壓力傳感器及位移傳感器，所述剛性支撐件包括頂板、底板及2個側板，所述壓力傳感器固定于剛性支撐件的頂板上方，所述直線電機位于壓力傳感器的上方，所述旋轉電機設置在頂板與底板之間，所述剛性支撐件的底板中部設置壓頭孔，所述壓頭組件的一端穿過壓頭孔與旋轉電機連接，所述位移傳感器通過傳感器夾具固定在剛性支撐件的側板外壁。

優選的，所述壓頭組件包括壓頭、壓頭托及壓頭桿，所述壓頭孔的直徑大于壓頭桿的直徑且小于壓頭托的直徑，所述壓頭及壓頭托位于剛性支撐件的底板的下方，所述壓頭固定在壓頭托底部，所述壓頭桿的一端與壓頭托固定，所述壓頭桿的另一端穿過壓頭孔通過聯軸器與旋轉電機的輸出軸連接。

優選的，所述聯軸器包括上半聯軸器及下半聯軸器，所述上半聯軸器及下半聯軸器通過螺柱連接，且螺柱上套設有彈性體。

優選的，所述彈性體為彈簧或彈性套。

優選的，所述傳感器夾具包括夾具座及2個夾板，所述夾具座固定在剛性支撐件的側板外壁上，2個夾板之間形成夾具孔，所述位移傳感器固定在夾具孔內。

優選的，所述位移傳感器的檢測端的伸出位置高于壓頭。

優選的，所述剛性支撐件的底板底部設置有微距攝像頭。

本發明的另一目的是提供一種用于壓痕法測量殘余應力的裝置的使用方法，包括以下步驟：