【摘要】：在實(shí)際工程中,殘余應(yīng)力會(huì)對(duì)材料的力學(xué)性能產(chǎn)生很大的影響,使其達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。壓痕應(yīng)變法具有測(cè)量精度高、微損傷等特點(diǎn),但該方法需要進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn),未知主應(yīng)力方向條件下的殘余應(yīng)力測(cè)量過程也較為復(fù)雜。因此,本文基于壓痕應(yīng)變法從仿真和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行定量分析,獲得了金屬材料殘余應(yīng)力與卸載后應(yīng)變?cè)隽康亩筷P(guān)系,并對(duì)測(cè)量方法作了相應(yīng)改進(jìn)。首先,本文采用ABAQUS軟件模擬了直徑為1 mm的球形壓頭壓入試件并卸載的全過程,得到了卸載后試件表面的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。通過對(duì)大量仿真數(shù)據(jù)的分析,選取距壓痕中心3 mm處為應(yīng)變?cè)隽揩@取位置,球形壓頭上的加載力為960 N。提取不同殘余應(yīng)力下指定位置的應(yīng)變?cè)隽?發(fā)現(xiàn)應(yīng)變?cè)隽颗c單軸、雙軸殘余應(yīng)力皆呈線性關(guān)系,驗(yàn)證了壓痕應(yīng)變法的可行性。為了增強(qiáng)仿真結(jié)果的通用性,分析了材料參數(shù)對(duì)應(yīng)變?cè)隽孔兓挠绊?發(fā)現(xiàn)彈性模量、屈服強(qiáng)度、硬化指數(shù)分別與應(yīng)變?cè)隽康淖兓示�性、反比、對(duì)數(shù)關(guān)系。其次,本文通過自行設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力施加裝置,對(duì)試件施加大小不同的預(yù)應(yīng)力,應(yīng)用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和直徑為1 mm的布氏壓頭完成加載和卸載過程。通過應(yīng)變片測(cè)得距壓痕中心3 mm處的應(yīng)變?cè)隽?發(fā)現(xiàn)應(yīng)變?cè)隽颗c單軸、雙軸殘余應(yīng)力也呈線性關(guān)系,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后,本文基于壓痕應(yīng)變法直接建立了應(yīng)變?cè)隽颗c殘余應(yīng)力的關(guān)系,形成了較完整的殘余應(yīng)力測(cè)量方法。另外,本文對(duì)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)以及未知主應(yīng)力方向條件下殘余應(yīng)力的測(cè)量進(jìn)行了改進(jìn)。通過將彈性模量、屈服強(qiáng)度、硬化指數(shù)的影響引入到應(yīng)變?cè)隽颗c殘余應(yīng)力的關(guān)系中,提出了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式,從而取代了耗時(shí)費(fèi)力的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。在未知主應(yīng)力方向的條件下,提出了應(yīng)變?cè)隽颗c雙軸殘余應(yīng)力間的經(jīng)驗(yàn)公式,根據(jù)隆起量和應(yīng)變?cè)隽康拇笮∨袆e殘余應(yīng)力的方向,達(dá)到測(cè)量殘余應(yīng)力的目的。同時(shí)分析了測(cè)量方法的靈敏度以及實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源。本文基于壓痕應(yīng)變法及其改進(jìn)方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)構(gòu)件殘余應(yīng)力的測(cè)量,其測(cè)量精度達(dá)到了工程測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn),為殘余應(yīng)力的測(cè)量提供了新的思路。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O344.1
【圖文】：

圖 1-1 殘余應(yīng)力引起的剛度失穩(wěn)3、殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面主要涉及到結(jié)構(gòu)中的壓桿，壓縮殘余應(yīng)力與壓桿中的壓應(yīng)會(huì)顯著降低壓桿的承載力，從而使結(jié)構(gòu)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響要由殘余應(yīng)力在構(gòu)件內(nèi)部的具體位置分布決定。如圖 1-2 所示，殘余應(yīng)力導(dǎo)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。圖 1-2 支撐結(jié)構(gòu)失穩(wěn)殘余應(yīng)力是一種不穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)，外部條件的變化會(huì)引起疊加效果也發(fā)生

2圖 1-2 支撐結(jié)構(gòu)失穩(wěn)種不穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)，外部條件的變化會(huì)引起疊生變形，改變構(gòu)件內(nèi)部的殘余應(yīng)力分布，移除外響整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。，強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性是評(píng)估構(gòu)件或結(jié)構(gòu)安全的大的影響，所以對(duì)殘余應(yīng)力的精確測(cè)量顯的非，研究人員開創(chuàng)了壓痕法測(cè)量殘余應(yīng)力，即根力。通過提高載荷和位移分辨率，精確地記錄壓而得到構(gòu)件的材料屬性[6,7]，通過與無(wú)殘余應(yīng)力

量的研究進(jìn)展量方法發(fā)展至今已有近百年的歷史，較為成熟的兩個(gè)大類。應(yīng)力釋放法需要對(duì)構(gòu)件局部進(jìn)行分變的變化得到殘余應(yīng)力，所以應(yīng)力釋放法會(huì)對(duì)構(gòu)算精度較高，方法主要有鉆孔法等。物理參數(shù)法參數(shù)與殘余應(yīng)力間的關(guān)系來(lái)計(jì)算殘余應(yīng)力[1,10,1種常見的殘余應(yīng)力檢測(cè)方法作簡(jiǎn)要介紹。技術(shù)成熟，應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)形成了標(biāo)準(zhǔn)化孔法的測(cè)量精度、誤差分析、適用范圍作了大量測(cè)量中。其原理如圖 1-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉生;陳懷寧;陳靜;黃春玲;劉英;;未知主應(yīng)力方向殘余應(yīng)力的壓痕應(yīng)變法測(cè)量及其程序設(shè)計(jì)[J];壓力容器;2013年02期

2 劉小渝;;磁測(cè)法測(cè)試鋼結(jié)構(gòu)橋梁的焊接殘余應(yīng)力[J];重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年01期

3 陳懷寧;胡凱雄;吳昌忠;;壓痕應(yīng)變法測(cè)量殘余應(yīng)力的不確定度分析[J];中國(guó)測(cè)試;2010年01期

4 黃晶;劉宇光;張濤;謝凡;;厚板焊接殘余應(yīng)力的試驗(yàn)研究[J];中國(guó)艦船研究;2009年05期

5 路浩;劉雪松;楊建國(guó);張世平;方洪淵;;低碳鋼雙絲焊平板橫向殘余應(yīng)力超聲波法測(cè)量[J];焊接學(xué)報(bào);2008年05期

6 曲鵬程;陳懷寧;林泉洪;孟憲陸;;屈服強(qiáng)度對(duì)壓痕應(yīng)變法測(cè)量焊接應(yīng)力中應(yīng)變?cè)隽康挠绊慬J];機(jī)械強(qiáng)度;2007年06期

7 張曉宏,趙海燕,蔡志鵬,吳u&;小孔法測(cè)量殘余應(yīng)力時(shí)孔邊塑性應(yīng)變的有限元分析及修正[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2005年03期

8 張亦良,徐學(xué)東,王澤軍;1500m~3液化石油氣球罐殘余應(yīng)力分析[J];石油化工設(shè)備;2004年06期

9 曾清紅,盧德唐;基于移動(dòng)最小二乘法的曲線曲面擬合[J];工程圖學(xué)學(xué)報(bào);2004年01期

10 侯海量,朱錫,劉潤(rùn)泉;盲孔法測(cè)量焊接殘余應(yīng)力應(yīng)變釋放系數(shù)的有限元分析[J];機(jī)械強(qiáng)度;2003年06期

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本文編號(hào)：2804488