[发明专利]一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法

说明书

本申请公开了一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法，该方法包括向切割装置发送截取指令，以使所述切割装置根据所述截取指令在薄板上截取矩形的试样板材；将所述试样板材固定于设有沿厚度方向贯穿的槽的支撑底板上，并控制浸没式电火花切割机床通过所述支撑底板的槽切割所述试样板材得到第一切割面和第二切割面；对所述第一切割面和所述第二切割面进行平面残余应力检测得到所述薄板的平面残余应力状态。本方法能够防止由于重力作用导致的切割面变形，提升检测薄板的平面残余应力的精度。

技术领域

本发明涉及激光喷丸强化领域，特别涉及一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法。

背景技术

激光喷丸技术是一种高能量、高精度、高效率的表面处理技术，其原理是利用焦耳量级、纳秒脉冲激光诱导的等离子体冲击金属材料表层，使之微观组织改变，引入高幅值的残余压应力延缓裂纹萌生/阻碍裂纹扩展，可有效提升结构的疲劳寿命。

当前机翼壁板激光喷丸工艺实际应用中面临的问题之一是如何定量表征引入的残余压应力，残余压应力的幅值与空间分布对疲劳性能的影响至关重要。现有技术中，残余应力的测量方法主要为半/全破坏式的机械检测方法，代表性的有钻孔法(HoleDrilling)、深孔法(Deep hole Drilling)、逐层法(Layer Removal Method)、裂纹柔度法(Slitting/Crack Compliance)和轮廓法(Contour Method)等。这类方法的原理是通过局部切除材料后，测量由于应力释放和重分布产生的应变/变形信号，建立数学物理模型以反问题方式求解。但是这种通过半/全破坏式的机械检测，在切割薄板时会因薄板重力的作用导致切割面变形，进而利用变形的切割面的轮廓进行平面残余应力检测会使平面残余应力检测结果不够准确。

因此，如何防止由于重力作用导致的切割面变形，提升检测平面残余应力的精度是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法，能够防止由于重力作用导致的切割面变形，提升检测平面残余应力的精度。

为解决上述技术问题，本申请提供一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法，该平面残余应力检测方法包括：

向切割装置发送截取指令，以使切割装置根据截取指令在薄板上截取矩形的试样板材；其中，薄板的短边边长b和厚度h满足关系式厚度h为3mm至15mm，试样板材的所有边与薄板边缘的距离大于预设值，且试样板材的厚宽比k满足关系式A≤k≤B；

将试样板材固定于设有沿厚度方向贯穿的槽的支撑底板上，并控制浸没式电火花切割机床通过支撑底板的槽切割试样板材得到第一切割面和第二切割面；其中，试样板材的端部设置有用于限制试样板材刚体位移的压板，第一切割面垂直于第二切割面且第一切割面和第二切割面均与试样板材的厚度方向平行；

对第一切割面和第二切割面进行平面残余应力检测得到薄板的平面残余应力状态。

可选的，对第一切割面和第二切割面进行平面残余应力检测得到薄板的平面残余应力状态包括：

获取第一切割面和/或第二切割面上硬度沿厚度方向分布的硬度分布曲线，并根据硬度分布曲线确定微观残余应力的极限深度；

利用XRD衍射仪对试样板材表面至极限深度进行微观残余应力测量得到微观残余应力分布曲线；

利用三坐标测量仪或激光位移传感器获取第一切割面和第二切割面的轮廓信息，并对轮廓信息进行有限元分析得到宏观残余应力分布曲线；

通过力学叠加原理对微观残余应力分布曲线和宏观残余应力分布曲线进行标定得到薄板的残余应力状态。

可选的，获取第一切割面和/或第二切割面上硬度沿厚度方向分布的硬度分布曲线包括：