[发明专利]一种镁合金筒形件残余应力评估预测方法

说明书

一种镁合金筒形件残余应力评估预测方法，包括以下步骤：(1)将筒形件作为基准件，设计与基准件凸起数量相同的伴随件；(2)设计伴随件的尺寸及材料；(3)将基准件和伴随件放入固溶热处理炉中处理；(4)使用仿真软件得到基准件和伴随件残余应力仿真结果；(5)将基准件的凸起和伴随件沿厚度方向分成m层；提取凸起和伴随件各层残余应力值，获得凸起和伴随件残余应力之间的比例关系，建立比例值与各层厚度的函数关系及比例值与凸起初始厚度的函数关系；(6)拟合比例值与凸起初始厚度、各层厚度之间的函数关系；(7)测得伴随件残余应力分布值；(8)获得基准件的残余应力值。本发明在不破坏基准件时，获得基准件残余应力的分布及数值。

技术领域

本发明涉及镁合金筒形件残余应力评估，具体是涉及一种大型带内筋和凸台的复杂镁合金筒形件残余应力评估预测方法。

背景技术

铸造镁合金作为一种轻质合金，随着航空航天技术的发展，在飞行器的结构复杂化、轻量化需求下，具有广泛的应用空间。对于大型复杂镁合金筒形件，由于存在较多凸台，由于凸台位置、结构及尺寸的分布复杂性，导致该类筒形件在铸造及热处理过程中残余应力分布特征异常复杂，进而影响后续筒形件的加工变形，因此在不损坏筒形件的同时，掌握镁合金复杂筒形件整体残余应力分布规律，进而获得筒形件全域残余应力分布特征及其评估方法，对调控筒形件残余应力分布规律具有非常重要的意义。

目前针对大型复杂镁合金筒形件的残余应力无损检测技术，只能通过X射线衍射法、盲孔法测量到表面和近表层的残余应力，而对于内部残余应力，目前主要通过轮廓法和中子衍射法测得，然而轮廓法需要将筒形件测量面一分为二，属于破坏性测试方法，而中子衍射法成本极高，而且目前国内外已有的中子衍射装置承载平台的尺寸和承载能力有限，难以满足大规格筒形件深部应力场的无损检测需求。

现有技术已初步建立厚板和T型板淬火残余应力的评估方法，如CN109490334A公开了一种运用残余应力预测模型的T字型锻件无损测试方法，通过对大型厚截面航空铝合金锻件表面残余应力测试，运用发明专利中的模型，预测出内部残余应力；CN109870257A公开了一种板材厚度方向淬火残余应力分布预测方法，利用表面残余应力、内部残余应力数值以及分布函数J(z)预测其他规格样品厚度方向残余应力分布。然而现有研究所采用的评估方法针对的是平板或T型板等外形相对简单的结构件，而针对内部加筋和凸台的圆筒形复杂构件，由于加强筋和凸台的分布位置及外形尺寸的不同，使得筒形件不同位置残余应力的分布及演变规律极其复杂，难以简单的通过表面残余应力精确评估筒形件内部不同位置的残余应力分布特征。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种镁合金筒形件残余应力评估预测方法，能对带内筋和凸台的复杂筒形件的残余应力进行有效、快速地评估。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种镁合金筒形件残余应力评估预测方法，包括以下步骤：

(1)将原始的筒形件作为“基准件”，根据基准件内凸起的数量设计相同数量的“伴随件”；

(2)设计伴随件的尺寸及材料；

(3)将基准件和伴随件同时放入固溶热处理炉中处理；

(4)使用仿真软件基于相同的热处理工艺，得到基准件和伴随件残余应力仿真结果；

(5)基于仿真结果，将基准件的凸起和伴随件沿厚度方向分成m层；提取凸起和伴随件从1～m层的残余应力值，获得凸起和伴随件相同位置残余应力之间的比例关系，建立比例值与各层厚度之间的函数关系及比例值与凸起初始厚度的函数关系；

(6)根据比例值与各层厚度之间的函数关系及比例值与凸起初始厚度的函数关系，拟合比例值与凸起初始厚度、各层厚度之间的函数关系；

(7)针对每个伴随件，采用实验测得伴随件全厚度方向残余应力分布值；