[发明专利]一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法

权利要求书

1.一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定标样许用应力[σ]的取值，利用相同的热处理后余料加工标准拉伸试样进行单轴拉伸试验，得到应力应变曲线，计算得出材料特性：弹性模量E，泊松比μ，屈服极限σ_s，根据公式(1-1)计算得出许用应力[σ]，公式(1-1)如下：

[σ]＝σ_s/n_s (1-1)

其中安全因数n_s的取值为1.05～1.5；

(2)选定标样厚度h的取值范围[a～b]/mm，厚度h的极限取值由挠度法校准装置夹持端的容许高度所确定，当所述挠度法校准装置的螺母向下旋至最低时所留空隙为h_min，即为a，当螺母向下旋3～5个螺距，使其既能良好装夹又在加载时不松动，此时所留空隙为h_max，即为b；

(3)选定标样夹持部分的宽度B和长度a₀，其值由挠度法校准装置的夹持端尺寸决定；

(4)选定标样加载位置，即距离夹持部分的长度L取值范围为[c～d]/mm，此取值范围取决于所述挠度法校准装置的施力加载结构与夹持端的水平距离、标样厚度的取值范围以及标样夹持部分的宽度B，其中，所述挠度法校准装置的施力加载结构与夹持端的水平最大距离为x₁、最小距离为x₂；则所述标样的加载位置距离夹持部分的最大长度L_max＝x₁、最小长度L_minx₂，此时L_min由公式(1-2)计算得出：

(5)优选出不确定度U_σ取最小值的标样厚度h和标样加载位置距离标样夹持部分的长度L的组合方案h_p和L_p，不确定度U_σ由公式(1-3)计算得出

其中,

公式(1-3)中U_h、U_L、U_w分别为测量仪对标样厚度h、加载位置距离标样夹持部分的长度L和挠度w的测量极限误差,将U_h、U_L、U_w记为U_x，其值由公式(1-5)计算得出：

公式(1-5)中k的取值范围为3～4；

(6)确定标样应力测试部分的单侧斜面夹角α、小横截面宽度b₀以及长度l，小横截面宽度b₀也是施力加载部分宽度，应力测试部分的小横截面宽度b₀由公式(1-6)计算得出：

由公式(1-7)可计算出单侧斜面夹角α：

由公式(1-8)可计算出应力测试部分的长度l：

(7)根据设计的标样尺寸加工获得标样并对其进行热处理，热处理过程包括：

1)室温装料，将所述标样平放至炉膛中心均温区域；

2)关闭炉门，通电升温至合适的温度，保温一段时间后，具体的保温时间根据所述标样的材质进行确定，随后出炉；

3)对所述标样进行沙箱缓冷，缓慢冷至室温；

4)检测标样是否漏光率≤0.1mm；

5)重复步骤1)～4)过程，直至所述标样的漏光率≤0.1mm；在重复过程中，由于所述标样较薄会发生翘脚，此时需要人工用橡胶锤对翘脚进行校正，然后继续进行此重复过程，直至完成重复过程；

(8)最终获得适用于残余应力挠度法校准装置的全量程标样。

2.根据权利要求1所述的残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法，其特征在于：标样应力测试部分为直线形变截面的等强度梁，标样应力测试部分各横截面上最大正应力均相等。