[发明专利]一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法

说明书

本发明提供一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，属于残余应力技术领域，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Psubgt;0/subgt;│subgt;h＝0.2D/subgt;；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Psubgt;R/subgt;│subgt;h＝0.2D/subgt;，并计算其与无残余应力试样h＝0.2D对应的载荷值Psubgt;0/subgt;│subgt;h＝0.2D/subgt;的相对变化值(Psubgt;R/subgt;│subgt;h＝0.2D/subgt;‑Psubgt;0/subgt;│subgt;h＝0.2D/subgt;)/Psubgt;0/subgt;│subgt;h＝0.2D/subgt;；步骤3：将材料力学性能参数和载荷相对差值(Psubgt;R/subgt;│subgt;h＝0.2D/subgt;‑Psubgt;0/subgt;│subgt;h＝0.2D/subgt;)/Psubgt;0/subgt;│subgt;h＝0.2D/subgt;代入式(1)，计算被测材料的残余应力σsubgt;R/subgt;，正值表示拉向残余应力，负值表示压向残余应力；式中，σsubgt;y/subgt;和εsubgt;y/subgt;分别为名义屈服强度和屈服应变，且σsubgt;y0/subgt;＝Eεsubgt;y0/subgt;，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、asubgt;i/subgt;(i＝0,1,2)、bsubgt;i/subgt;(i＝0,1,2)和csubgt;i/subgt;(i＝0,1)为模型常数。

技术领域

本发明涉及残余应力技术领域，具体涉及一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法。

背景技术

工程构件制造、服役过程中，受到热应力、相变应力和收缩应力等因素的作用和影响，不可避免产生残余应力，对结构或构件的服役性能(疲劳强度、抗脆断能力、抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂的能力)、结构刚度和稳定性产生影响，因此，发展可靠的残余应力测试方法，准确测试出关键部件的残余应力状态和大小，对及时评估其服役性能和确保服役安全尤为重要。与传统有损残余应力检测法(钻孔法、环芯法、切槽法和逐层铣削法等)相比，压入试验方法因其具有微损、微区域化等优势受到广泛关注，具有较好的应用前景。

目前，基于压入技术的残余应力检测方法，根据压头的几何形状有锥形压入法、球形压入法。已有的锥形压入法常将不可直接测量的压入接触面积作为残余应力分析参量，影响其测试精度；而已有的球形压入法主要依赖于经验观察法，缺乏理论支撑，尚不便于工程实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，解决现有技术中锥形压入法测试精度低、球形压入法缺乏理论支撑，尚不便于工程实际应用等技术问题。

本发明公开了一种基于柱平面压入技术的残余应力测试方法，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；