一種同步跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)設(shè)計(jì)的一種同步跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，其特征在于，首先對(duì)一標(biāo)準(zhǔn)試件的殘余應(yīng)力值進(jìn)行標(biāo)定，利用固定和加載裝置對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行拉伸或壓縮，并記錄拉伸和壓縮的軸向載荷，應(yīng)用材料力學(xué)和彈性力學(xué)經(jīng)典理論計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)試件的理論應(yīng)力值，將其作為測(cè)量值的基準(zhǔn)。隨后同步分別采用X射線衍射法和基于激光散斑干涉技術(shù)的鉆孔法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)試件的微觀和宏觀殘余應(yīng)力。依據(jù)計(jì)算的理論應(yīng)力值，對(duì)X射線衍射法和鉆孔法的測(cè)量值進(jìn)行修正，使微觀和宏觀殘余應(yīng)力的統(tǒng)一于理論值。再利用帶有修正的X射線衍射法和基于激光散斑干涉的鉆孔法測(cè)量其他待測(cè)試件的殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的同步跨尺度檢測(cè)。

A synchronous cross scale residual stress detection method

A synchronous cross scale residual stress detection method designed by the invention is characterized in that the first of a standard specimen residual stress value calibration, using fixed and loading device of standard specimens are stretched or compressed, and record the tensile and compressive axial load, the application of material mechanics and elastic mechanics theory the calculation of standard specimen theoretical stress value as the measurement reference. Then the microcosmic and macroscopic residual stresses of standard specimens were measured by X ray diffraction and laser speckle interferometry. According to the calculated theoretical stress value, the measured values of X ray diffraction and borehole method are corrected to make the microscopic and macroscopic residual stress unify the theoretical value. Then the residual stress of other specimens is measured by the modified X ray diffraction method and the borehole method based on laser speckle interferometry, so as to achieve the synchronous cross scale detection of residual stress.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種同步跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)方法
本專利技術(shù)涉及工件殘余應(yīng)力檢測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種同步跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)方法。
技術(shù)介紹
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論是各種機(jī)械加工過(guò)程、強(qiáng)化工藝、不均勻塑性變形還是金相變化都會(huì)不可避免的在材料及其制品上產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是一種內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力自相平衡，而且在外力和不均勻的溫度場(chǎng)都消失后依然會(huì)存留在材料內(nèi)部。這種內(nèi)應(yīng)力對(duì)于零件會(huì)產(chǎn)生一定的影響，例如疲勞強(qiáng)度、靜強(qiáng)度、脆性破壞等。這些影響在普通行業(yè)造成的影響較小，然而對(duì)一些高精尖產(chǎn)業(yè)來(lái)講，任何一種影響都將產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。所以，合理有效的控制殘余應(yīng)力對(duì)于許多產(chǎn)業(yè)是十分重要的。若想對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行合理有效的控制，首先就要有更加準(zhǔn)確、合理的測(cè)量方法來(lái)測(cè)量殘余應(yīng)力。1925年格·馬辛、MuraT、達(dá)維金科夫H.H分別提出了殘余應(yīng)力的界定方法。根據(jù)殘余應(yīng)力的相互影響范圍大小可將殘余應(yīng)力分為宏觀殘余應(yīng)力(MacroResidualStresses)和微觀殘余應(yīng)力(MicroresidualStresses)。1973年德國(guó)學(xué)者E.Macherauch又將宏觀殘余應(yīng)力稱為第一類殘余應(yīng)力，將微觀殘余應(yīng)力劃歸為第二類、第三類殘余應(yīng)力。現(xiàn)有的測(cè)量方法只能測(cè)量宏觀或微觀殘余應(yīng)力中的一種，并且只能分開(kāi)測(cè)量，無(wú)法同步測(cè)量微觀與宏觀殘余應(yīng)力。因此，殘余應(yīng)力的測(cè)量方法仍有待改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)微觀與宏觀跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1.、目的基于上述背景，本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的一種同步跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，將測(cè)量微觀殘余應(yīng)力的X射線衍射法與測(cè)量宏觀殘余應(yīng)力的鉆孔法相結(jié)合，可以同步測(cè)量微觀和宏觀兩個(gè)尺度上的殘余應(yīng)力。采用不同的方法測(cè)量殘余應(yīng)力時(shí)，測(cè)量結(jié)果將存在一定的誤差，本專利技術(shù)設(shè)計(jì)了殘余應(yīng)力的標(biāo)定方法。將標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)試件的殘余應(yīng)力值作為基準(zhǔn)，分別對(duì)宏觀和微觀兩種測(cè)量方法進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力跨尺度測(cè)量的數(shù)值統(tǒng)一。2、技術(shù)方案本專利技術(shù)采取了如下的技術(shù)方案：應(yīng)用材料力學(xué)和彈性力學(xué)經(jīng)典力學(xué)理論，計(jì)算試件在受到軸向拉力作用下，內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。將計(jì)算值，作為殘余應(yīng)力真值，進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)量方法的標(biāo)定；利用X射線衍射法和基于激光散斑干涉的鉆孔法，分別從微觀和宏觀角度測(cè)量殘余應(yīng)力；基于試件在各拉伸狀態(tài)下的理論應(yīng)力值，對(duì)X射線衍射法和基于激光散斑干涉的鉆孔法的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，使宏觀和微觀殘余應(yīng)力測(cè)量值統(tǒng)一于理論值；應(yīng)用修正后的X射線衍射法和基于激光散斑干涉的鉆孔法，可以實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力微觀和宏觀的同步跨尺度檢測(cè)；該方案的主要特征是：以往殘余應(yīng)力測(cè)試方法都只能測(cè)量宏觀或微觀殘余應(yīng)力中的一種，并且很難實(shí)現(xiàn)宏觀和微觀殘余應(yīng)力的統(tǒng)一。本方法通過(guò)對(duì)構(gòu)造試件的標(biāo)準(zhǔn)殘余應(yīng)力，對(duì)測(cè)量微觀的X射線衍射法和宏觀的鉆孔法進(jìn)行標(biāo)定和修正，將宏觀和微觀殘余應(yīng)力的測(cè)量結(jié)果統(tǒng)一，真正實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的跨尺度測(cè)量。綜上所述，本專利技術(shù)一種同步跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，該方法的具體操作步驟如下：步驟一：首先需要對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)定。取一無(wú)應(yīng)力、材質(zhì)均勻的矩形板作為標(biāo)準(zhǔn)試件，將試件兩端固定在具有定量拉伸和壓縮功能的卡具上；步驟二：對(duì)試件兩端施加相同的拉力或壓力，使試件處于拉伸或壓縮狀態(tài)，記錄載荷力值；步驟三：利用經(jīng)典的材料力學(xué)和彈性力學(xué)計(jì)算公式，考慮試件的材料和形狀，計(jì)算該試件在該拉力下試件的理論應(yīng)力值，將理論值作為測(cè)量值的基準(zhǔn)；步驟四：分別采用X射線衍射法和基于激光散斑干涉的鉆孔法測(cè)量試件的殘余應(yīng)力，并將測(cè)量值與計(jì)算的理論值進(jìn)行對(duì)比；步驟五：改變?cè)嚰啥说睦χ担⒅貜?fù)步驟三和步驟四，從而獲得多種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力狀態(tài)下，兩種測(cè)量方法與理論值的誤差；步驟六：依據(jù)測(cè)量結(jié)果，建立兩種測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果修正公式，使宏觀和微觀的殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)果在各個(gè)應(yīng)力水平上都統(tǒng)一于計(jì)算的理論值；步驟七：搭建跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)平臺(tái)，該平臺(tái)集成X射線衍射殘余應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備和基于激光散斑干涉應(yīng)變識(shí)別的鉆孔法設(shè)備。同時(shí)，在平臺(tái)中加入加載固定裝置，用于殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)定；步驟八：應(yīng)用搭建的檢測(cè)平臺(tái)對(duì)其他待測(cè)試件的殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，并利用修正公式對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，最終實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的同步跨尺度測(cè)量。3、優(yōu)點(diǎn)及效果(1)本專利技術(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件的加載，利用經(jīng)典的材料力學(xué)和彈性力學(xué)公式，計(jì)算在不同拉伸狀態(tài)下試件殘余應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)理論值，并將其作為殘余應(yīng)力測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)不同測(cè)量方法進(jìn)行修正，即提出了殘余應(yīng)力的標(biāo)定方法。(2)本專利技術(shù)同時(shí)采用微觀和宏觀的殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，對(duì)同一試件的同一位置進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測(cè)，并通過(guò)修正公式，使微觀和宏觀殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)。附圖說(shuō)明圖1是同步跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)方法流程圖；圖2是同步跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)方法應(yīng)用的示意圖；圖中1為激光發(fā)射儀，2為測(cè)力計(jì)，3為小功率電機(jī)，4為加持加載裝置活動(dòng)端，5為X-射線發(fā)射儀，6為基座，7為X-射線應(yīng)力檢測(cè)儀，8為標(biāo)準(zhǔn)試件，9為加持加載裝置固定端，10為激光檢測(cè)鏡頭底座，11為激光檢測(cè)鏡頭，12為激光頭底座，13為激光頭，14為鉆孔機(jī)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖1對(duì)本專利技術(shù)的方法流程做進(jìn)一步的描述，以使本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本專利技術(shù)的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。其中，附圖2描述的檢測(cè)平臺(tái)是示例性的，僅用于解釋本專利技術(shù)，而不能解釋為對(duì)本專利技術(shù)的限制。步驟一：首先需要對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)定。取一無(wú)應(yīng)力、材質(zhì)均勻的矩形板作為標(biāo)準(zhǔn)試件，將試件兩端固定在具有定量拉伸和壓縮功能的卡具上；步驟二：對(duì)試件兩端施加相同的拉力或壓力，使試件處于拉伸或壓縮狀態(tài)，記錄載荷力值；步驟三：利用經(jīng)典的材料力學(xué)和彈性力學(xué)計(jì)算公式，考慮試件的材料和形狀，計(jì)算該試件在該拉力下試件的理論應(yīng)力值，將理論值作為測(cè)量值的基準(zhǔn)；步驟四：分別采用X射線衍射法和基于激光散斑干涉的鉆孔法測(cè)量試件的殘余應(yīng)力，并將測(cè)量值與計(jì)算的理論值進(jìn)行對(duì)比；步驟五：改變?cè)嚰啥说睦χ担⒅貜?fù)步驟三和步驟四，從而獲得多種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力狀態(tài)下，兩種測(cè)量方法與理論值的誤差；步驟六：依據(jù)測(cè)量結(jié)果，建立兩種測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果修正公式，使宏觀和微觀的殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)果在各個(gè)應(yīng)力水平上都統(tǒng)一于計(jì)算的理論值；步驟七：搭建跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)平臺(tái)(圖2)，該平臺(tái)集成X射線衍射殘余應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備和基于激光散斑干涉應(yīng)變識(shí)別的鉆孔法設(shè)備。同時(shí)，在平臺(tái)中加入加載固定裝置，用于殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)定；步驟八：應(yīng)用搭建的檢測(cè)平臺(tái)對(duì)其他待測(cè)試件的殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，并利用修正公式對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，最終實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的同步跨尺度測(cè)量。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種同步跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，其特征在于，首先對(duì)一標(biāo)準(zhǔn)試件的殘余應(yīng)力值進(jìn)行標(biāo)定，利用固定和加載裝置對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行拉伸或壓縮，并記錄拉伸和壓縮的軸向載荷，應(yīng)用材料力學(xué)和彈性力學(xué)經(jīng)典理論計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)試件的理論應(yīng)力值，將其作為測(cè)量值的基準(zhǔn)。隨后同步分別采用X射線衍射法和基于激光散斑干涉技術(shù)的鉆孔法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)試件的微觀和宏觀殘余應(yīng)力。依據(jù)計(jì)算的理論應(yīng)力值，對(duì)X射線衍射法和鉆孔法的測(cè)量值進(jìn)行修正，使微觀和宏觀殘余應(yīng)力的統(tǒng)一于理論值。再利用帶有修正的X射線衍射法和基于激光散斑干涉的鉆孔法測(cè)量其他待測(cè)試件的殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的同步跨尺度檢測(cè)。該方法的具體步驟如下：步驟一：首先需要對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)定。取一無(wú)應(yīng)力、材質(zhì)均勻的矩形板作為標(biāo)準(zhǔn)試件，將試件兩端固定在具有定量拉伸和壓縮功能的卡具上；步驟二：對(duì)試件兩端施加相同的拉力或壓力，使試件處于拉伸或壓縮狀態(tài)，記錄載荷力值；步驟三：利用經(jīng)典的材料力學(xué)和彈性力學(xué)計(jì)算公式，考慮試件的材料和形狀，計(jì)算該試件在該拉力下試件的理論應(yīng)力值，將理論值作為測(cè)量值的基準(zhǔn)；步驟四：分別采用X射線衍射法和基于激光散斑干涉的鉆孔法測(cè)量試件的殘余應(yīng)力，并將測(cè)量值與計(jì)算的理論值進(jìn)行對(duì)比；步驟五：改變?cè)嚰啥说睦χ担⒅貜?fù)步驟三和步驟四，從而獲得多種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力狀態(tài)下，兩種測(cè)量方法與理論值的誤差；步驟六：依據(jù)測(cè)量結(jié)果，建立兩種測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果修正公式，使宏觀和微觀的殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)果在各個(gè)應(yīng)力水平上都統(tǒng)一于計(jì)算的理論值；步驟七：搭建跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)平臺(tái)，該平臺(tái)集成X射線衍射殘余應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備和基于激光散斑干涉應(yīng)變識(shí)別的鉆孔法設(shè)備。同時(shí)，在平臺(tái)中加入加載固定裝置，用于殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)定；步驟八：應(yīng)用搭建的檢測(cè)平臺(tái)對(duì)其他待測(cè)試件的殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，并利用修正公式對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，最終實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的同步跨尺度測(cè)量。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種同步跨尺度殘余應(yīng)力檢測(cè)方法，其特征在于，首先對(duì)一標(biāo)準(zhǔn)試件的殘余應(yīng)力值進(jìn)行標(biāo)定，利用固定和加載裝置對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行拉伸或壓縮，并記錄拉伸和壓縮的軸向載荷，應(yīng)用材料力學(xué)和彈性力學(xué)經(jīng)典理論計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)試件的理論應(yīng)力值，將其作為測(cè)量值的基準(zhǔn)。隨后同步分別采用X射線衍射法和基于激光散斑干涉技術(shù)的鉆孔法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)試件的微觀和宏觀殘余應(yīng)力。依據(jù)計(jì)算的理論應(yīng)力值，對(duì)X射線衍射法和鉆孔法的測(cè)量值進(jìn)行修正，使微觀和宏觀殘余應(yīng)力的統(tǒng)一于理論值。再利用帶有修正的X射線衍射法和基于激光散斑干涉的鉆孔法測(cè)量其他待測(cè)試件的殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的同步跨尺度檢測(cè)。該方法的具體步驟如下：步驟一：首先需要對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)定。取一無(wú)應(yīng)力、材質(zhì)均勻的矩形板作為標(biāo)準(zhǔn)試件，將試件兩端固定在具有定量拉伸和壓縮功能的卡具上；步驟二：對(duì)試件兩端施加相同的拉力或壓力，使試件處于拉伸或壓縮狀態(tài)，記錄載荷力值...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳瓊，高瀚君，張以都，陳曙光，李磊，謝東健，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11