[发明专利]基于变形测试的钛合金薄壁件残余应力分布反向识别方法

权利要求书

1.基于变形测试的钛合金薄壁件残余应力分布反向识别方法，其特征在于，按照以下内容实施：

步骤1、建立端铣残余应力双曲正切函数模型；将端铣参数对应到所述端铣残余应力双曲正切函数模型中，建立两者的映射关系；

其中，端铣残余应力双曲正切函数模型为：

其中，σ(x)为切削残余应力；x为残余应力对应位置的深度值；k和ω为待定系数；λ₁与λ₂为常数，λ₁＝100MPa，λ₂＝100μm；

步骤2、根据步骤1中的端铣残余应力双曲正切函数模型，建立薄壁类零件端铣残余应力的诱导弯矩模型，从而推导出端铣残余应力的理论变形挠度，建立端铣残余应力双曲正切函数模型与所述理论变形挠度之间的对应关系；

具体的，端铣残余应力的诱导弯矩模型：

其中，M_Bl表示端铣残余应力的诱导弯矩，h₂表示残余应力为0的深度值，H为板料厚度，T为宽度，μ为泊松比，k1、ω₁和k2、ω₂分别为进刀方向和垂直进刀方向的模型系数；

结合挠度与弯矩的关系式可以得到：

其中，w_max为薄板的最大挠度，L为薄板的长度，E为零件材料的弹性模量，I为零件横截面的二次截面矩，其值为I＝bh³/12；

步骤3、测量端铣后表面一点残余应力以及不同进刀方向的变形挠度，结合步骤1中得到的所述映射关系、和所述步骤2中得到的所述对应关系，建立铣削残余应力的反向识别算法。

2.如权利要求1所述的基于变形测试的钛合金薄壁件残余应力分布反向识别方法，其特征在于，所述步骤3中，由步骤1中的铣削残余应力双曲正切模型，通过钛合金端铣实验测得表面残余应力时，即x＝0处的σ值，记作P，则系数K可以表示为：

由步骤2中的弯矩表达式结合力学中板类变形的最大挠度表达式：

上述二者结合，可以推出：

式中：W表示所测中点挠度，l表示板料长度，积分区间取0至100μm，即h2＝0.1mm，E＝114GPa，I＝13.3mm⁴；

代入数据有：

记：则上述方程变为Af(ω₁)-Bf(ω₂)＝C，

式中，A＝190k₁，B＝76k₂，ω₁表示沿进刀方向上表征残余应力的待定参数ω，即σ_x的待定参数，ω₂表示垂直进刀方向上表征残余应力的待定参数ω，即σ_y的待定参数；

采用两种不同的方向进给可得到两组挠度，即W₁和W₂，则有方程组如下，可求得系数ω₁和ω₂，

通过测量钛合金薄壁件两种不同走刀方向端铣后的表面一点残余应力以及变形挠度，得出端铣残余应力表征模型系数，实现残余应力沿深度分布的反识别。