[发明专利]一种钢丝宏观残余应力评估方法在审
申请号: | 202110039490.6 | 申请日: | 2021-01-13 |
公开(公告)号: | CN112649135A | 公开(公告)日: | 2021-04-13 |
发明(设计)人: | 李承昌 | 申请(专利权)人: | 交通运输部公路科学研究所 |
主分类号: | G01L5/00 | 分类号: | G01L5/00;G01N3/08 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 100088*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 钢丝 宏观 残余 应力 评估 方法 | ||
本发明公开了一种利用钢丝瞬时拉伸弹性模量随拉应力变化规律判断钢丝宏观残余应力水平的方法。该方法建立了钢丝横截面上屈服比率(屈服因子)与钢丝瞬时弹性模量的函数关系由此函数关系,可通过测量钢丝拉伸的瞬时弹性模量,计算钢丝宏观残余应力水平及某一名义拉伸应力下横截面上的屈服比率。所述方法包括如下步骤:A、用拉伸试验机分级加载拉伸钢丝;B、绘制各级荷载割线弹性模量与名义应力的E‑σ关系曲线;C、由E‑σ曲线确定钢丝无残余应力状态的拉伸弹性模量ET、截面部分区域开始屈服的名义应力σ1及全截面的屈服应力力σY;D、钢丝最大宏观残余应力σR=σY‑σ1;E、σ>σ1时钢丝横截面上拉伸应力达到屈服的面积比率:F、普通拉伸试验机及加载程序改造。
技术领域
本发明涉及一种丝宏观残余应力评估方法及应用。
背景技术
钢丝在拉拔、热处理、矫直等加工过程中,由于受外力和温度的作用而在钢丝内部产生残余应力。若使用中残余应力的平衡遭到破坏,则会引起钢丝内的弹塑性变形,导致尺寸及形状的变化,使钢丝出现扭曲等变形。同时残余应力还降低了钢丝的抗疲劳强度、抗应力腐蚀及抗蠕变开裂的能力,为确保成品钢丝在使用过程中的安全性和可靠性,应评估、控制钢丝成品的残余应力水平。
生产中一般采用实验测试钢丝残余应力水平,常用的有损检测法主要有钻孔法、取条法、切槽法、环芯法、剥层法、剖面法与裂纹法等,常用的无损检测法主要有X 射线衍射法,中子衍射法、同步衍射法、超声波法和磁性法等,但这些方法设备昂贵、测量程序复杂、技术要求高、测量时间长、测量费用高,一般钢丝生产厂家需到大型院所测量评估。
本发明专利公开了一种利用钢丝拉伸弹性模量随拉应力变化规律判断钢丝宏观残余应力水平的方法及应用,该方法使用常用试验仪器就可实现昂贵设备的测量功能,且测量简便、快捷。一般钢丝生产厂家只需对普通拉伸试验机稍加改造,即可快速测量、评估钢丝宏观残余应力,及时改进钢丝生产工艺,提高钢丝产品质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题,是如何使普通钢丝生产厂家用简便、快捷方法测量、评估钢丝宏观残余应力水平,及时改进对钢丝生产工艺,提高钢丝产品质量。
为解决以上技术问题,本发明通过理论分析,由力学分析求得了钢丝内部真实应力(True Stress)σT与拉伸名义应力(Nominal Stress)的关系
进而求得钢丝横截面上的真实应力达到拉伸屈服应力的面积与总横截面积的比值(屈服因子)
式(2)建立了瞬时弹性模量、名义拉伸应力与钢丝横截面上屈服面积与总面积比值的函数关系,由此可通过测量钢丝拉伸的瞬时弹性模量,计算某一名义应力水平时钢丝横截面上屈服比率。
通过分级加载拉伸钢丝,求得各级荷载下瞬时弹性模量与名义拉伸应力的E-σ关系曲线,在E-σ曲线的直线段,钢丝横截面上的真实应力均未达到屈服;当E-σ曲线在名义拉伸应力σ1下开始出现弯曲后,钢丝横截面部分区域的真实应力出现屈服。由拉伸试验实测的钢丝拉伸屈服强度σY,即可求得钢丝内最大拉伸残余应力σR=σY- σ1;以及σ>σ1时,不同名义应力σ下的截面屈服比。这样一般钢丝生产厂家就可简便、快捷的定量评估钢丝横截面上的宏观残余应力大小及分布,而避免了到大型院所测量评估费用高、周期长的难点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。其中
图1是高强低松弛碳素钢丝拉伸应力应变曲线图;
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