[发明专利]一种基于局部剥层和系数修正的残余应力测量方法

摘要

本发明公开了一种基于局部剥层和系数修正的残余应力测量方法，该测量方法利用局部电解腐蚀并结合有限元分析的方法，主要针对相对于中心轴对称的残余应力的测量。本发明采用逆向思维，运用有限元模拟的方法计算出残余应力修正系数，通过电解腐蚀剥层，测量新表面的应力，通过模拟得到的修正系数以及测量得到的应力值计算零件的初始残余应力值。采用局部电解腐蚀形成局部凹坑的方法，实现随深度变化的应力的测量，改进了以往需要均匀去除整个零件表面材料的方法。通过有限元的模拟，将模型凹坑处表面应力结合修正系数计算得到的应力曲线与最初加入模型的应力曲线进行比较，吻合度非常高。本发明计算简单，计算得到的残余应力值精度高。

主权项

一种基于局部剥层和系数修正的残余应力测量方法，其特征在于：具体步骤如下，步骤一、通过电解腐蚀剥层将被测局部的应力层分多次电解腐蚀，用X射线法测量所述被测局部最初的表面应力以及每次电解腐蚀后的表面应力；步骤二、运用有限元模拟的方法，模拟电解腐蚀剥层的过程，求解应力修正系数，具体如下：（201）根据被测零件的尺寸、需要电解腐蚀部位的尺寸和位置在有限元软件ABAQUS中进行建模，对模型进行几何体划分，将后期需要去除的应力层分割成独立的几何集；（202）编写应力文件将初始应力导入ABAQUS软件，导入的应力文件中初始应力相对于被测零件的中心轴是对称的；（203）利用ABAQUS的生死单元技术，按照实际电解腐蚀过程，将模型电解腐蚀部位的局部单元进行逐层释放，每次释放的单元层的厚度与每次电解腐蚀的材料厚度相一致；（204）根据模型的坐标值以及应力曲线，计算得出应力修正系数；步骤三、根据步骤一测量得到的表面应力和步骤二得到的应力修正系数，计算得出被测零件的残余应力，计算公式如下：(Δσh)i＝(σh)i‑(σh)i‑1＝‑Khiσmi σc h = σm h + Σ i = 1 h - 1 K hi σm i 其中，i表示腐蚀剥层的次数，取值为自然数，h表示腐蚀剥层的深度；(Δσh)i表示第i‑1次和第i次腐蚀剥层后深度为h处的应力差，(σh)i‑1、(σh)i分别表示深度h处第i‑1次和第i次腐蚀剥层后的实际应力；σch表示最终修正后的深度为h处的残余应力，σmh表示深度为h处的表面应力，Khi表示应力修正系数，σmi表示第i次腐蚀剥层后测得的表面应力。