[发明专利]一种用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法

权利要求书

1.一种用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，其特征是：通过对布氏硬度法与里氏硬度法进行分析，以及拟合方法和拟合模型与工艺和参数之间的关系，构建基于真实组织演变的本构模型；再构建预测模型；最后通过有限元分析技术将上述模型嵌入到有限元系统中，得到不同工艺条件下的硬度分布规律。

2.根据权利要求1所述的用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，其特征是：所述的分析是指：对硬度分布特征、变化规律进行分析。

3.根据权利要求1所述的用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，其特征是：所述的真实组织演变的本构模型基于不同工艺的实施，包括：退火、正火和调质工艺。

4.根据权利要求1所述的用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，其特征是：所述的预测模型是指：根据材料的布氏硬度与里氏硬度的关系，结合本构模型的表达式，得到材料在常温下的置信区间，进而得到里氏硬度的方程。

5.根据权利要求1所述的用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，其特征是：所述的嵌入是指基于有限元技术，利用假设检验验证方程的显著性，即得到假设检验值P大于0.05的回归方程。

6.根据权利要求1所述的用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，其特征是：实现所述方法的系统，包括：工艺实施处理单元、布氏硬度与里氏硬度试验检测单元、布氏硬度与里氏硬度建模单元以及验证单元，其中：工艺实施处理单元输出微观组织变化规律并传输给布氏硬度与里氏硬度试验检测单元，布氏硬度与里氏硬度试验检测单元输出硬度变化规律并传输给布氏硬度与里氏硬度建模单元，布氏硬度与里氏硬度建模单元输出解析表达式并通过有限元技术传输给验证单元，并与布氏硬度与里氏硬度试验检测单元的输出结果进行对比。

7.根据权利要求1所述的用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，其特征是：所述风机主轴的材料牌号为42CrMo4。

8.根据权利要求7所述的用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，其特征是：具体操作包括以下步骤：

步骤一、将材料牌号为42CrMo4风机主轴材料进行切割制成试样3组，分别对3组试样进行退火处理、正火处理及调质处理；从这3组中各选取1块进行切割、镶嵌、抛光和腐蚀后制成金相试样，置于光学显微镜下观察试样微观组织形貌；

步骤二、在步骤一的基础上，通过铣床、磨床分别对3组试样进行表面加工，在布氏硬度机进行测试试验得到布氏硬度数据；之后分别将3组试样置于里氏硬度机上，在每个布氏硬度点附近以不影响检测结果为前提进行里氏硬度测试试验，每个布氏硬度点附近进行多个里氏硬度测试试验，将其平均值作为1组里氏硬度有效值进行记录，共得到与布氏硬度数据相对应的里氏硬度数据；

步骤三、在步骤二的基础上，基于权值关系建立适用于材料牌号为42CrMo4风机主轴材料的本构模型，该模型包括模型拟合相关性，其表达式为：，其中r为模型拟合相关性，x_i为里氏硬度值，为里氏硬度值平均值，y_i为布氏硬度值，为布氏硬度值平均值。；

所述的权值关系包括：加权特性以及其权与单个点具有的偏离程度；

所述的建模过程具体如下：

①选择数值拟合方法为最小二乘法；

②选择拟合模型为一次函数，建立的模型为：y=a+bx，其中a，b均为常数，x为里氏硬度值，y为布氏硬度值；

③引入概率为95%的置信区间进行修正，得到置信区间的范围，其表达式为：，将代入模型公式y=a+bx即可得到δ，其中为关于模型公式y=a+bx的预测值，δ为常数；

④根据本构模型表达式：y=a+bx，带入置信区间和步骤二中的布氏硬度值与里氏硬度值，能够得到多类微观结构演化的42CrMo4风机主轴材料本构方程；

步骤四、基于有限元技术，采用假设检验对本构方程进行检验，假设检验表达式为：|t|t_α/2(n-2)，其中t为t检验方法统计量，n为实验数量。