[发明专利]用于压痕法测量残余应力的装置及其使用方法

权利要求书

1.用于压痕法测量残余应力的装置，其特征在于，包括刚性支撑件、直线电机、旋转电机、压头组件、压力传感器及位移传感器，所述刚性支撑件包括顶板、底板及2个侧板，所述压力传感器固定于刚性支撑件的顶板上方，所述直线电机位于压力传感器的上方，所述旋转电机设置在刚性支撑件的顶板与底板之间，所述刚性支撑件的底板中部设置压头孔，所述压头组件的一端穿过压头孔与旋转电机连接，所述位移传感器通过传感器夹具固定在刚性支撑件的侧板外壁；

所述压头组件包括压头、压头托及压头杆，所述压头孔的直径大于压头杆的直径且小于压头托的直径，所述压头及压头托位于刚性支撑件的底板的下方，所述压头固定在压头托底部，所述压头杆的一端与压头托固定，所述压头杆的另一端穿过压头孔通过联轴器与旋转电机的输出轴连接；

所述联轴器包括上半联轴器及下半联轴器，所述上半联轴器及下半联轴器通过螺柱连接，且螺柱上套设有弹性体，弹性体的弹力小于预加载力；

所述位移传感器的检测端的伸出位置高于压头。

2.根据权利要求1所述的用于压痕法测量残余应力的装置，其特征在于，所述弹性体为弹簧或弹性套。

3.根据权利要求1所述的用于压痕法测量残余应力的装置，其特征在于，所述传感器夹具包括夹具座及2个夹板，所述夹具座固定在刚性支撑件的侧板外壁上，2个夹板之间形成夹具孔，所述位移传感器固定在夹具孔内。

4.根据权利要求1所述的用于压痕法测量残余应力的装置，其特征在于，所述刚性支撑件的底板底部设置有微距摄像头。

5.根据权利要求4所述的用于压痕法测量残余应力的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将刚性支撑件、直线电机、旋转电机、压头组件、压力传感器、位移传感器及微距摄像头装配至仪器化压痕设备上，且使位移传感器的检测端的伸出位置高于压头以保证位移传感器比压头先接触试样，并将直线电机、旋转电机、压力传感器、位移传感器及微距摄像头与计算机连接，将试样放于工作台上且位于压头组件下方；

（2）通过微距摄像头观测及确定待测量点，使压头位于待测量点上方，然后通过计算机控制旋转电机旋转，调整压头的测量角度；

（3）通过直线电机施加预加载力，压力传感器记录载荷变化，施加预加载力时压头接触试样表面，消除试样表面粗糙度的干扰，并使上半联轴器与下半联轴器之间的弹性体压缩，缩小上半联轴器与下半联轴器之间的距离，从而使压头托与刚性支撑件的底部紧贴；

（4）当达到预加载力值时，压力传感器从零开始记录位移变化；

（5）当达到设定位移时，停止加载，获得该测量角度下的载荷-位移曲线；

（6）待直线电机复位后，上半联轴器与下半联轴器之间的弹性体复位，通过计算机控制旋转电机旋转，调整压头的测量角度，重复上述步骤，获取不同测量角度下的载荷-位移曲线。