一种建筑陶瓷内部残余应力测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115950568A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211654108.3(22)申请日2022.12.22(71)申请人东莞市唯美陶瓷工业园有限公司地址523281广东省东莞市高埗镇塘厦村申请人东莞材料基因高等理工研究院(72)发明人张瑞尧林克辉余海龙王飞郭水莫家豪侯晓东张书彦李忠民安迪(74)专利代理机构深圳市君胜知识产权代理事务所(普通合伙)44268专利代理师王娅洁(51)Int.Cl.G01L5/00(2006.01)G06F30/23(2020.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种建筑陶瓷内部残余应力测量方法(57)摘要本申请公开了一种建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其中，包括在陶瓷表面的测量位置预制划痕，使得陶瓷沿划痕发生脆性断裂，形成两个断裂面，之后对轮廓数据进行优化处理，通过有限元建模计算把断面轮廓数据转换成沿断裂面法向的应力。本申请通过在陶瓷表面的测量位置预制划痕，使得陶瓷沿划痕发生脆性断裂，形成两个断裂面，通过测量断裂面由于应力释放引起的弹性形变，再通过有限元数值模拟仿真，利用该弹性形变反推计算得到该断裂面的二维残余应力分布云图，测量精度高，空间分辨率好，实现陶瓷全厚度应力测量，提供丰富准确的残余应力分布信息，可为陶瓷的成分设计改良、生产工艺规划改进以及后期陶瓷成品的服役寿命预测等提供有效数据支撑。CN115950568ACN115950568A权利要求书1/2页1.一种建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其特征在于，包括：在陶瓷表面的测量位置预制划痕；对陶瓷施加外力，使得陶瓷沿划痕发生脆性断裂，形成两个断裂面；对两个断裂面进行扫描，获得两个断裂面轮廓数据；将两个断裂面轮廓数据进行优化处理，使得两个断裂面轮廓数据合成断面轮廓数据；通过有限元建模计算把断面轮廓数据转换成沿断裂面法向的应力，获得陶瓷断面残余应力二维分布云图。2.如权利要求1所述的建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其特征在于，所述在陶瓷表面的测量位置预制划痕的步骤中，在陶瓷表面的测量位置通过切割或者刻画或者雕刻制成划痕。3.如权利要求1所述的建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其特征在于，所述在陶瓷表面的测量位置预制划痕的步骤中，所述划痕呈直线状。4.如权利要求1所述的建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其特征在于，所述对陶瓷施加外力，使得陶瓷沿划痕发生脆性断裂，形成两个断裂面的步骤包括：将三点弯曲夹具夹持在陶瓷划痕的两侧；通过三点弯曲夹具向陶瓷施加外力，使得陶瓷沿划痕发生脆性断裂，形成两个断裂面。5.如权利要求4所述的建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其特征在于，所述将三点弯曲夹具夹持在陶瓷划痕的两侧的步骤中，三点弯曲夹具夹持在陶瓷划痕的两侧，并使得划痕位于两个夹持位的中间。6.如权利要求4所述的建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其特征在于，所述通过三点弯曲夹具向陶瓷施加外力，使得陶瓷沿划痕发生脆性断裂，形成两个断裂面的步骤中，两个断裂面的轮廓起伏落差不大于5mm。7.如权利要求1所述的建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其特征在于，所述对两个断裂面进行扫描，获得两个断裂面轮廓数据的步骤包括：利用表面测量仪器分别对两个断裂面进行轮廓测量；通过表面测量仪器输出两个断裂面轮廓数据，进而获得两个断裂面轮廓数据。8.如权利要求1所述的建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其特征在于，所述将两个断裂面轮廓数据进行优化处理，使得两个断裂面轮廓数据合成断面轮廓数据的步骤包括：将两个断裂面轮廓数据对齐：把其中一组断裂面轮廓数据在笛卡尔坐标系中沿断裂方向进行矩阵平移和翻转，使得两组断裂面轮廓数据重叠，之后将矩阵平均值设置为表面轮廓的参考面高度；建立公共坐标网络：通过线性插值法形成一个和参考面数据间距相似的公共网络，并将两个断裂面轮廓数据与公共网络上的点一一对应；计算两个断裂面的轮廓边缘数据，获得完整的两个断裂面轮廓数据；数据平均化：将上述两个断裂面轮廓数据取平均值，得到平均轮廓数据；数据优化，得到断面轮廓数据：将平均轮廓数据进行数据清洗，之后进行数据平滑化处理。9.如权利要求1所述的建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其特征在于，所述数据优化：将平均轮廓数据进行数据清洗和平滑化处理的步骤中，2CN115950568A权利要求书2/2页数据清洗包括：将平均轮廓数据存在的异常数据替换掉，其中，异常数据为与相邻数据点的均值偏差大于15％；数据平滑化包括：利用拟合方程对平均轮廓数据进行处理，进一步消除数据噪音，其中，拟合方程包括二次样条函数拟合、傅里叶函数拟合以及多项式拟合。10.如权利要求1所述的建筑陶瓷内部残余应力测量方法，其特征在于，所述通过有限元建模计算把断面轮廓