屈服强度对压痕应变法测量残余应力的影响

IMR OpenIR

	屈服强度对压痕应变法测量残余应力的影响
	曲鹏程
学位类型	硕士
导师	陈怀宁
	2006-06-19
学位授予单位	中国科学院金属研究所
学位授予地点	金属研究所
学位专业	材料加工工程
关键词	压痕应变法焊缝应力应变增量压入深度三点弯曲
摘要	压痕应变法是一种新型无损残余应力测试方法，具有使用方便、应用广泛、测量精度高等优点。本文针对压痕应变法测量焊缝应力中遇到的由于焊缝与母材性能差异（主要是屈服强度）导致重大测量误差的问题，以有限元模拟计算为主，针对不同屈服强度的材料，研究不同压入深度情况下，应变增量和残余应力之间的关系以及压痕周围塑性区大小随残余应力变化的规律。研究发现： 1）在特定压入深度下，不同屈服强度材料压痕周围塑性区的尺寸变化规律完全相同，且数值相差不大。屈服强度不变的材料，最大主应力方向上的塑性区半径随有效应力呈幂次递减规律变化；在垂直最大主应力的方向，塑性区半径随应力呈4次方曲线形式急剧增大。压入深度变化时，不同屈服强度材料的塑性区的半径在y轴上的变化规律相同且数值明显增加。材料硬化指数n不同时，塑性区半径尺寸随残余应力的变化规律基本相同，即塑性区尺寸一般都随n值的增加而增大。 2）在特定压痕系统中，随屈服强度的变化，应变增量以一种确定的关系随之改变，其变化规律可用特定公式表示。只要知道焊缝材料的应变增量，就可以采用本文提出的公式计算得到焊缝残余应力。通过对实际焊接结构的焊缝应力测试结果进行修正，发现所得结果更好地符合一般焊接结构的残余应力分布规律。 3）在拉伸残余应力作用下，应变增量与拉伸应变的关系实际上是二次曲线的关系，传统的线性实验规律只是在有效应力小于0.8时才近似成立。对于压缩残余应力作用下的应变增量与压应变的关系，则是很好的线性关系；但对于拉伸应力作用下应变增量和横向压应变的关系则又是二次曲线的关系。本文还针对一般标定实验中采用三点弯曲加载代替单轴加载方法中存在的应力状态与实际单轴应力状态不完全等效的情况进行了探讨，通过对不同三点弯曲试板尺寸表面应变分布规律的研究，发现在试板厚度大于18mm和试板宽度小于60mm时，距离试板边缘越近，表面应力场则越接近单轴应力状态。该结果的获得对于在以后的实验标定中采用三点弯曲加载以代替传统的轴向加载具有实际指导意义。
页数	67
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16982
专题	中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	曲鹏程. 屈服强度对压痕应变法测量残余应力的影响[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所,2006.