[发明专利]一种基于仪器化球压入技术的残余应力检测方法

摘要

一种基于仪器化球压入技术的残余应力检测方法，包括以下步骤1)采用球形压头对无残余应力试样进行压入试验，相对压入深度h/R＝0.3，获取压入载荷‑深度曲线，计算加载功Wt、卸载功Wu和Mayer系数(m)，计算弹性模量E、屈服应变σy和幂硬化指数n，材料屈服应变，εy＝σy/E；2)采用球形压头对相同材料的有残余应力试样进行压入试验，相对压入深度大于0.1；分别获得有残余应力试样和无残余应力试样在相对压深h/R＝0.1处对应的压入载荷F|h/R＝0.1和F0|h/R＝0.1；3)选取相对变化量(F‑F0)/F0|h/R＝0.1作为分析参量，建立所述分析参量与残余应力σR之间关系式(2)；4)根据参量F|h/R＝0.1、F0|h/R＝0.1和材料力学参数，计算得到被测材料的残余应力σR。本发明准确性较高、实用性较好。

主权项

一种表面残余应力的仪器化球形压入检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：1)采用球形压头对无残余应力试样进行压入试验，相对压入深度h/R＝0.3，其中，h为压入深度，R为球形压头的半径，获取压入载荷‑深度(F‑h)曲线，计算加载功Wt、卸载功Wu和Mayer系数(m)，通过式(1)计算材料的力学参数,如弹性模量E、屈服应力σy和幂硬化指数n：Wt=2πEϵy2c33n(n+1)(c3na3n-1)+(n-1)πEϵy2a33(n+1)(c3a3-1)+πEϵy2c33Wu=λπ(1+v)Eϵy2a32[(7-8v3)n23n(c3na3n-1)+1]2m=(-70.436ϵy+2.1866)n+(49.355ϵy+1.8547)λ=(242.62ϵy-4.6663)n3+(-268.30ϵy+3.1253)n+(57.053ϵy+0.56730)---(1)]]>式中，a为孔洞扩张模型中核心区半径，c为孔洞扩张模型中塑性区半径，ν为材料泊松比，εy为材料屈服应变，εy＝σy/E；2)采用球形压头对相同材料的有残余应力试样进行压入试验，相对压入深度(h/R)大于0.1；分别获得有残余应力试样和无残余应力试样在相对压深h/R＝0.1处对应的压入载荷F|h/R＝0.1和F0|h/R＝0.1；3)选取相对压入深度h/R＝0.1处压入载荷的相对变化量(F‑F0)/F0|h/R＝0.1作为分析参量，通过量纲分析和数值模拟，建立所述分析参量与残余应力σR之间关系式：σRσy=[(-0.66535n2+0.54962n-0.22177)lg(ϵy)-1.30556n2+1.26769n-0.67626]-1F-F0F0|h/R=0.1,(F-F0)>0[(-0.61027n2+0.51775n-0.25209)lg(ϵy)-1.45435n2+1.47543n-0.84722]-1F-F0F0|h/R=0.1,(F-F0)<0---(2)]]>4)将上述获得的参量F|h/R＝0.1、F0|h/R＝0.1和材料力学参数代入式(2)，计算得到被测材料的残余应力σR，正值表示残余拉应力，负值表示残余压应力。