[发明专利]一种测量弯管残余应力的实验装置及方法

权利要求书

1.一种测量弯管残余应力的实验装置，其特征在于：该装置包括CCD相机(1)、支架(2)、电动平移台(3)、含有数字散斑相关软件的计算机(4)、钻孔装置(5)、照明用的冷光源(7)，以及用于固定试件的夹具(8)；所述的CCD相机(1)和冷光源(7)设置在电动平移台上方，且固定于支架(2)上；支架在电动平移台上左右平移；所述固定试件的夹具(8)设置在电动平移台的一端；CCD相机(1)和电动平移台(3)通过控制线路与计算机(4)连接。

2.采用如权利要求1所述装置的一种测量弯管残余应力的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)在弯管表面喷上黑白相间的漆斑；

2)利用夹具将弯管固定，使试件上的待测点所在的平面水平朝上；

3)将CCD相机对准待测点，调节该CCD相机的位置和焦距，使待测点在CCD相机视场的中间成清晰的图像，标定每一毫米在图像中对应多少个像素点，拍一幅照片；

4)用电动平移台移动支架，将CCD相机移开，在待测点处钻一个小孔，然后使CCD相机精确复位，再拍一幅照片；

5)用数字散斑相关软件计算出钻孔前后的X方向和Y方向的位移场，得出小孔边缘两个垂直方向上的张开位移；

6)由张开位移利用下列公式反推试件被测点处的残余应力：

假设W₀和W₉₀分别为X方向和Y方向的张开位移，数字散斑计算区域中心距钻孔中心的距离为r，则X方向主应力σ_X，Y方向主应力σ_Y分别为：

σX=EBW0-BW90-DW0-DW902(BC-AD),]]>σY=EAW0-AW90-CW0-CW902(AD-BC)]]>

其中E为构件的弹性模量，A、B、C、D用如下公式计算：

A=a2Rr(1+v)]]>

B=a2Rr(1+v)+πa23(1-v2)4Rh[(rR+a2Rr-265aR)-v(rR-a2Rr-265aR)]]]>

C=4a2Rr-a4Rr3-va4Rr3+πa23(1-v2)16Rh[(-a4Rr3+4a2Rr+rR-295aR)+v(rR-a4Rr3-5aR)]]]>

D=-4a2Rr+a4Rr3+va4Rr3-3πa23(1-v2)16Rh[(-a4Rr3+4a2Rr+rR-295aR)-v(rR-a4Rr3-5aR)]]]>

其中：v为构件的泊松比，a为钻孔半径，R为管子半径，h为管子壁厚。