[发明专利]一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法

权利要求书

1.一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：计算被测材料在无残余应力状态下的柱平面压入试验位移h＝0.2D对应的载荷值P₀│_h＝0.2D；

步骤2：获得有残余应力试样在压入深度h/D＝0.2处对应的载荷P_R│_h＝0.2D，并计算其与无残余应力试样h＝0.2D对应的载荷值P₀│_h＝0.2D的相对变化值(P_R│_h＝0.2D-P₀│_h＝0.2D)/P₀│_h＝0.2D；

步骤3：将材料力学性能参数和载荷相对差值(P_R│_h＝0.2D-P₀│_h＝0.2D)/P₀│_h＝0.2D代入式(1)，计算被测材料的残余应力σ_R，正值表示拉向残余应力，负值表示压向残余应力。

式中，σ_y和ε_y分别为名义屈服强度和屈服应变，且σ_y0＝Eε_y0，E为材料弹性模量，n为应变硬化指数，D为平面压头直径，α、a_i(i＝0,1,2)、b_i(i＝0,1,2)和c_i(i＝0,1)为模型常数。

2.根据权利要求1所述的一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，其特征在于：所述材料力学性能参数采用平面压入技术获取。

3.根据权利要求1所述的一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，其特征在于：所述材料力学性能参数采用标准单轴拉伸试验获取。

4.根据权利要求1所述的一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，其特征在于：所述被测材料无残余应力状态下的柱平面压入弹塑性阶段载荷-位移曲线满足良好幂律，即

式中，k₁～k₄和d_ij(i＝0,1,2；j＝0,1)为模型常数，C和m分别为加载系数和加载指数。

5.根据权利要求4所述的一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，其特征在于：将h＝0.2D和材料力学性能参数代入式(2)中，计算获得P₀│_h＝0.2D。

6.根据权利要求1所述的一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，其特征在于：获得有残余应力试样压入载荷-位移曲线P_R～h_R。

7.根据权利要求6所述的一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，其特征在于：通过所述载荷-位移曲线P_R～h_R，得到P_R│_h＝0.2D。

8.根据权利要求6所述的一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，其特征在于：所述压入载荷-位移曲线P_R～h_R采用柱平面压头对相同材料的残余应力试样进行压入试验获得。

9.根据权利要求8所述的一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，其特征在于：所述压入试验中压入深度为柱平面压头直径D的0.2倍。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法的应用，其特征在于：用于航空航天、核电或油气运输领域服役结构残余应力的获取。