一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112924065A(43)申请公布日2021.06.08(21)申请号202110096239.3(22)申请日2021.01.25(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人张帅马小明(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人何淑珍江裕强(51)Int.Cl.G01L5/00(2006.01)G06F30/23(2020.01)G06F111/10(2020.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法(57)摘要本发明提供的一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法，包括以下步骤：所述曲面包括凸球面和凹球面，所述方法包括以下步骤：分别建立凸球面模型和凹球面模型，并进行钻孔模拟，根据钻孔模拟过程中得到的敏感栅范围内所有节点的应变数据，得到应变释放系数a,b的表达式；根据应变释放系数a,b的表达式得到0°、45°和90°三个方向的应力应变关系式；利用盲孔法测量残余应力沿着0°、45°和90°三个方向的应变，根据每条应变方向插值算出对应的应变释放系数a,b的值，然后根据三向残余应力应力应变关系式即可分别得到在0°、45°和90°三个方向上的残余应力。本发明可以提高曲面时残余应力测量的精确度。CN112924065ACN112924065A权利要求书1/2页1.一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法，其特征在于，所述曲面包括凸球面和凹球面，所述方法包括以下步骤：分别建立凸球面模型和凹球面模型，并进行钻孔模拟，根据钻孔模拟过程中得到的敏感栅范围内所有节点的应变数据，得到应变释放系数a,b的表达式；根据应变释放系数a,b的表达式得到0°、45°和90°三个方向的应力应变关系式；利用盲孔法测量残余应力沿着0°、45°和90°三个方向的应变，根据每条应变方向插值算出对应的应变释放系数a,b的值，然后根据三向残余应力应力应变关系式即可分别得到在0°、45°和90°三个方向上的残余应力。2.根据权利要求1所述的一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法，其特征在于，所述分别建立凸球面模型和凹球面模型，并进行钻孔模拟，根据钻孔模拟过程中得到的敏感栅范围内所有节点的应变数据和Dh与钻深h的关系式分别得到应变释放系数a,b的表达式，具体包括：在软件ANSYS中分别建立凹、凸球面三种模型，并对每个模型进行网格划分；输入材料参数，设置边界条件；通过inistate命令在模型各节点上加载初始应力，以预设的下钻速度依次令每组单元刚度为0；通过后处理POST1模块获得敏感栅范围内所有节点的应变数据，结合测量位置与应力释放孔处的距离Dh与钻深h的关系式，得到应变释放系数a,b的表达式如下：式中，E为材料的弹性模量，μ为材料的泊松比，ε1、ε3分别为x,y方向上面积内的平均应变。3.根据权利要求2所述的一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法，其特征在于，所述分别建立凹、凸球面三种模型中，凹凸球面各建立了多个不同曲率半径的模型，且每个模型仅建立1/4对称的模型。4.根据权利要求3所述的一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法，其特征在于，所述曲率半径包括4、6、8、20和100mm。5.根据权利要求3所述的一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法，其特征在于，所述预设的下钻速度为0.1mm每单位时间。6.根据权利要求1所述的一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法，其特征在于，所述0°、45°和90°三个方向的应力应变关系式如下：式中，ε0、ε45、ε90分别为0°、45°和90°三个方向的残余应力，σ1为该曲面上最大主应力,σ3为该曲面上最小主应力；E为材料的弹性模量；μ为材料的泊松比；θ为0°与最大主应力顺时2CN112924065A权利要求书2/2页针方向的夹角。7.根据权利要求1‑6任一所述的一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法，其特征在于，还包括步骤：分别建立凸球面和凹球面下测量位置与应力释放孔处的距离Dh与钻深h的关系式。8.根据权利要求7所述的一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法，其特征在于，当曲面为凹球面时，Dh与钻深h的关系式如下：当曲面为凸球面时，Dh与钻深h的关系式如下：当h＜h1时，当h1≤h＜h2时，当h2≤h时，式中，R为球面曲率半径，h1、h2表示钻孔的深度，r1表示敏感栅到应变片中心最近距离，r2表示敏感栅到应变片中心最远距离,c为钻孔点，即敏感栅中点。9.根据权利要求7所述的一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方法，其特征在于，还包括用于验证的平面模型。10.根据权利要求9所述的一种基于盲孔法测曲面残余应力的测量方