板材制品殘余應力的測試方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及了一種長直的冷彎成型板材制品應力檢測的方法，特別是板材制品在 成型后殘余應力的測試方法。
【背景技術】
[0002] 板材制品在冷彎成型生產(chǎn)過程中會發(fā)生拉伸和彎曲，由于部分材料發(fā)生了塑性變 形，在其表面和內部會保留有一定的殘余應力。但是目前的殘余應力測試只有效地檢測冷 彎成型板材制品的平均拉應力和彎曲應力，基本上不檢測其沿著厚度方向的殘余應力分 布，或者使用化學腐蝕的方法將材料一層層扒除來檢測板材內部沿板材厚度方向的縱長殘 余應力，但是這種方法費時、費力又有一定的危險性，而且測量精度不夠精確。

【發(fā)明內容】

[0003] 本申請的發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術中的缺陷，而提供一種可以沿著板材制品的厚 度方向上各層面來檢測出板材制品殘余應力的測試方法。
[0004] 為了完成本申請的發(fā)明目的，本申請采用以下技術方案：
[0005] 本發(fā)明的一種板材制品殘余應力的測試方法，它包括以下步驟：
[0006] 1)在被測點處沿測試方向粘貼應變元件，測試并記錄被測點處的初始應變值 e 〇；
[0007] 2)將含有應變元件的板材制品沿測試方向用低附加應力的切割方法切割成矩形 長條狀試樣，矩形長條狀試樣長度大于矩形長條狀試樣寬度的5倍，測試并記錄被切割成 矩形長條狀試樣的應變值h，計算出fej ;
[0008] 3)將矩形長條狀試樣置于一平面裝置上并使其復平，測試并記錄被切割成矩形長 條狀試樣的應變值 e拉伸，根據(jù)公式計算出0拉伸=E( e拉伸-eQ)，〇彎曲=〇「〇拉伸，以被 切割成矩形長條狀試樣的厚度的一半的位置為坐標軸線，畫出和沿矩形長條狀 試樣厚度的應力分布圖；
[0009]其中：
[0010] 4)將上述矩形長條狀試樣上的應變元件剔除并且將其切成兩段相同的矩形子試 樣，然后分別將它們的上表面或下表面復平并牢固地固定于一平面裝置上，用低附加殘余 應力的精密切割方法將矩形子試樣沿長度方向切割成楔形或切割成數(shù)個臺階，累計切掉的 厚度至矩形子試樣總厚度的1/2,臺階間厚度差小于矩形子試樣厚度的1/10 ;
[0011] 5)將一段矩形子試樣放在自由狀態(tài)下，測量其上各點的曲率或各臺階的平均曲 率，并計算出相鄰點或相鄰臺階相應的曲率變化△ K，根據(jù)公式計算出相鄰點由于材料的 移除而相應移除的相應層面的板材內部殘余應力
【主權項】
1. 一種板材制品殘余應力的測試方法，它包括以下步驟： 1) 在被測點處沿測試方向粘貼應變元件，測試并記錄被測點處的初始應變值Stl; 2) 將含有應變元件的板材制品沿測試方向用低附加應力的切割方法切割成矩形長條 狀試樣，矩形長條狀試樣長度大于矩形長條狀試樣寬度的5倍，測試并記錄被切割成矩形 長條狀試樣的應變值ε i，計算出σ 1= Ε( ε r ε J ; 3) 將矩形長條狀試樣置于一平面裝置上并使其復平，測試并記錄被切割成矩形長條狀 試樣的應變值ε拉伸，根據(jù)公式計算出σ拉伸=Ε(ε拉伸-ε 〇)，σ彎曲=σ「σ拉伸，以被切害[J 成矩形長條狀試樣的厚度的一半的位置為坐標軸線，畫出和沿矩形長條狀試樣 厚度的應力分布圖； 其特征在于： 4) 將上述矩形長條狀試樣上的應變元件剔除并且將其切成兩段相同的矩形子試樣，然 后分別將它們的上表面或下表面復平并牢固地固定于一平面裝置上，用低附加殘余應力的 精密切割方法將矩形子試樣沿長度方向切割成楔形或切割成數(shù)個臺階，累計切掉的厚度至 矩形子試樣總厚度的1/2,臺階間厚度差小于矩形子試樣厚度的1/10 ; 5) 將一段矩形子試樣放在自由狀態(tài)下，測量其上各點的曲率或各臺階的平均曲率，并 計算出相鄰點或相鄰臺階相應的曲率變化△ κ，根據(jù)公式計算出相鄰點由于材料的移除而 相應移除的相應層面的板材內部殘余應力
式中σ κ為相鄰點處或相鄰臺階處的相應層面的內部殘余應力，E為板材的楊氏彈性模 量，t為所處點或所處臺階的矩形子試樣的厚度，At為相鄰點或相鄰臺階高度差，而Λ κ 為相鄰點或相鄰臺階的曲率之差； 6) 以上述未被切割成矩形子試樣的厚度的一半為坐標軸線，沿厚度方向繪制出各點的 內部殘余應力，然后將〇1^和相疊加，得到矩形子試樣〇.5t?t厚度范圍內的 殘余應力分布； 7) 將另一段矩形子試樣放在自由狀態(tài)下，重復步驟5)，以該未被切割成矩形子試樣的 厚度的一半為坐標軸線，沿厚度方向繪制出各點的內部殘余應力，然后將0 、0 和0R 相疊加，得到矩形子試樣0?0. 5t厚度范圍內的殘余應力分布； 8) 將0?0· 5t和0· 5t?t厚度范圍的殘余應力分布圖合并，繪制出殘余應力分布，則 獲得沿厚度方向的殘余應力分布圖。
2. -種板材制品殘余應力的測試方法，它包括以下步驟： 1) 在被測點處沿測試方向粘貼應變元件，測試并記錄被測點處的初始應變值Stl; 2) 將含有應變元件的板材制品沿測試方向用低附加應力的切割方法切割成矩形長條 狀試樣，矩形長條狀試樣長度大于矩形長條狀試樣寬度的5倍，測試并記錄被切割成矩形 長條狀試樣的應變值ε i，計算出σ 1= Ε( ε r ε J ; 3) 將矩形長條狀試樣置于一平面裝置上并使其復平，測試并記錄被切割成矩形長條狀 試樣的應變值ε拉伸，根據(jù)公式計算出σ拉伸=Ε(ε拉伸-ε 〇)，σ彎曲=σ「σ拉伸，以被切害[J 成矩形長條狀試樣的厚度的一半的位置為坐標軸線，畫出和沿矩形長條狀試樣 厚度的應力分布圖； 其特征在于： 4) 將上述矩形長條狀試樣上的應變元件剔除并且將其切成兩段相同的矩形子試樣，然 后分別將它們的上表面或下表面復平并牢固地固定于一平面裝置上，用低附加殘余應力的 精密切割方法將矩形子試樣沿長度方向切割成楔形或切割成數(shù)個臺階，累計切掉的厚度至 矩形子試樣總厚度的1/2,臺階間厚度差小于矩形子試樣厚度的1/10 ; 5) 用X射線殘余應力測量裝置測量上述一段矩形子試樣厚度所對應的測量點或臺階 的內部殘余應力σκ; 6) 以上述未被切割成矩形子試樣的厚度的一半為坐標軸線，沿厚度方向繪制出各測量 點的內部殘余應力，然后將〇1^和相疊加，得到矩形子試樣〇.5t?t范圍內的 殘余應力分布； 7) 重復步驟5)，用X射線殘余應力測量裝置測量另一段矩形子試樣厚度所對應的測量 點或臺階的內部殘余應力σ κ，以該未被切割成矩形子試樣的厚度的一半為坐標軸線，沿厚 度方向繪制出各測量點的內部殘余應力，然后將 〇1^和相疊加，得到矩形子試 樣0?0· 5t范圍內的殘余應力分布； 8) 將0?0· 5t和0· 5t?t厚度范圍的殘余應力分布圖合并，繪制出殘余應力分布，則 獲得沿厚度方向的殘余應力分布圖。
3. 如權利要求1或2所述的板材制品殘余應力的測試方法，其特征在于：在步驟1)和 步驟2)中的測試方向為板材制品的成型方向，也即縱長方向。
4. 如權利要求3所述的板材制品殘余應力的測試方法，其特征在于：所述平面裝置為 使矩形長條狀試樣或矩形子試樣復平的產(chǎn)生磁力或電磁力的平面裝置。
5. 如權利要求4所述的板材制品殘余應力的測試方法，其特征在于：所述低附加殘余 應力的精密切割方法為線切割的方法、電火花、激光切割、磨削、物理拋光或化學拋光的方 法。
6. 如權利要求5所述的板材制品殘余應力的測試方法，其特征在于：在步驟5)中選擇 5?20個測量點，在步驟4)中切割成5?20個臺階。
7. 如權利要求6所述的板材制品殘余應力的測試方法，其特征在于：所述被切割成矩 形長條狀子試樣的寬度為應變元件寬度的2?5倍，被切割成矩形長條狀試樣的長度大于 應變元件的5倍的長度。
8. 如權利要求6所述的板材制品殘余應力的測試方法，其特征在于：所述板材制品為 長直的冷彎成型板材制品。
9. 如權利要求6所述的板材制品殘余應力的測試方法，其特征在于：所述應變元件為 應變片或應變花。
10. 如權利要求6所述的板材制品殘余應力的測試方法，其特征在于：所述矩形子試樣 的長度至少為矩形子試樣寬度的5倍。
【專利摘要】本發(fā)明涉及板材制品殘余應力的測試方法，將板材制品沿測試方向用低附加應力的切割方法切割成矩形長條狀試樣，然后將矩形長條狀試樣置于一平面裝置上并使其復平，測試并記錄被切割成矩形長條狀試樣的應變值ε拉伸和ε彎曲，計算出相對應的應力值σ拉伸和σ彎曲，繪出σ拉伸和σ彎曲沿矩形長條狀試樣厚度的應力分布圖；將上述矩形長條狀試樣切成兩段相同的矩形子試樣，然后將它的兩面分別復平并牢固地固定于一平面裝置上，用低附加殘余應力的精密切割方法將矩形子試樣沿厚度方向切割成楔形或切割成數(shù)個臺階，在自由狀態(tài)下測量各點的曲率或各臺階的平均曲率，并測量或計算出由于材料的移除而相應裸露出的材料所攜帶的內部殘余應力或相應的被移除的板材內的殘余應力。
【IPC分類】G01L1-00
【公開號】CN104535226
【申請?zhí)枴緾N201410856012
【發(fā)明人】丁士鵬, 丁士超
【申請人】丁士鵬, 丁士超
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月26日