• 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
    • / 9
    • 下载费用:30 金币  

    重庆时时彩是网络诈骗: 一种基于显微压痕的测量金属试样表面残余应力的方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201410205799.8

    申请日:

    2014.05.15

    公开号:

    CN103969108A

    公开日:

    2014.08.06

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G01N 3/00申请公布日:20140806|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 3/00申请日:20140515|||公开
    IPC分类号: G01N3/00; G01N3/42; G01N3/08 主分类号: G01N3/00
    申请人: 北京科技大学
    发明人: 张麦仓; 王岩; 彭以超; 李伟; 彭桃
    地址: 100083 北京市海淀区学院路30号
    优先权:
    专利代理机构: 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401 代理人: 皋吉甫
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410205799.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.10.26|||2014.09.03|||2014.08.06

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种基于显微压痕的测量金属试样表面残余应力的方法。利用维氏显微硬度计对试样表面进行显微压痕实验,采用扫描电子显微镜记录压痕形貌,通过对显微压痕对角线长与边长的计算得到试样表面压痕的名义投影面积和实际投影面积;由标准拉伸实验获得该材料的强度系数与应变硬化指数。根据试样表面的二维等轴残余应力场的假设,可得含有显微压痕实际投影面积与名义投影面积比值、强度系数和应变硬化指数的压痕法测量残余应力的理论公式,进而获取试样表面的残余应变及残余应力的大小。该测量方法属于基本无损或者微损测量,具有测量费用低、操作简单方便、测量效率高等优点。如果结合便携式带测距功能的高倍光学显微镜,可以在工程领域推广使用。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种基于显微压痕的测量金属试样表面残余应力的方法,具体包括以下步骤:
    步骤1:

    1.  1根据国家标准将存在残余应力的试样加工成标准拉伸样品;

    1.  2根据在拉伸试验机上对标准拉伸样品进行拉伸实验得到该材料的应力应变曲线,通过应力应变曲线求得材料的强度系数σ0与应变硬化指数n,备用;
    步骤2:

    2.  1将存在残余应力的经步骤1处理过的试样表面进行处理得到光滑、平整的符合维氏显微硬度实验的表面;

    2.  2采用维氏显微硬度试验机对试样进行显微压痕实验,在显微压痕实验过程中注意选择适当的加载载荷与加载时间;记录显微压痕的对角线长度D和维氏显微硬度值HV;

    2.  3利用扫描电子显微镜测量得到显微压痕的边长a;

    2.  4根据对角线长度D计算得到显微压痕的名义投影面积Anom,Anom=D*D/2,由边长a得到显微压痕的实际投影面积A,若压痕为外凸形状,A=a*a*0.96,其中0.96为形状因子,进而得到两面积的比值c2;
    步骤3:

    3.  1根据基于压入响应和弹塑性接触理论的压痕法测量残余应力,通过公式(1)求出残余应变值εres,如下所示:

    其中,式中εres是残余应变;σ0是材料的强度系数;n是材料的应变硬化指数;HV为维氏显微硬度的测量值;

    3.  2根据的公式(1)得到的残余应变εres,代入公式(2)计算得到试样表面 的二维等轴残余应力σres,如下所示:
    σres=σ0[|ϵres|]n×[exp(1-c20.32)-1]---(2)]]>
    其中,式中εres是残余应变;σres是残余应力;σ0是材料的强度系数;
    n是材料的应变硬化指数;HV为维氏显微硬度的测量值;c2为压痕实际投影面积A与名义投影面积Anom的比值。

    说明书

    说明书一种基于显微压痕的测量金属试样表面残余应力的方法
    技术领域
    本发明涉及一种金属结构体表面残余应力测量的方法,主要通过维氏显微硬度计将显微压痕留存于试样表面,将该显微压痕的实际投影面积和名义投影面积的比值与试样中由于残余应力存在而产生的残余应变相联系,进而根据基于压入响应和弹塑性接触理论的压痕法测量残余应力的公式就可以确定试样中的残余应变与残余应力。该发明属于弹塑性接触力学、工程材料和压痕残余应力测量领域。
    背景技术
    残余应力是材料中发生了不均匀的弹性变形或不均匀的弹塑性变形的结果,或者说是材料的弹性各向异性和塑性各向异性的反映。所有能在材料中引起不均匀弹性、塑性变形的过程都会使材料产生残余应力,如冷热变形时沿截面弹塑性不均匀变形、工件加热和冷却时其内部温度分布不均匀导致的热胀冷缩不均匀、热处理时不均匀的温度分布引起相变过程的不同时性。无论在机械、水利水电、航空航天、热电核电领域,还是在石油化工、冶金铁路、交通运输等行业,残余应力问题一直备受关注,所以各个国家对残余应力的测试技术及其应用研究都很重视。
    残余应力的测试方法很多,按其对于被测构件是否具有破坏性可分为有损测试法和无损测试法两大类。有损测试法的主要原理是破坏性的应力释放,使其释放部分应力产生相应的位移与应变,测量出这些位移和应变,经换算得到构件原有的应力,常用的方法有钻孔法、剥层法、取条法、切槽法等。无损测试法是多年来科研人员一直探索的方法,目前无损测试的方法有X射线法、中子衍射法、超声波法、磁性法等。但是鉴于这些方法的应用都有一定的局限性,在实际中运用较为广泛的是钻孔法和X射线衍射法,钻孔法虽然发展较为成熟,但是钻孔法需要破坏被测试样将残余应力释放从而测得残余应力数值,所以在许多重要工程结构上不能使用,同时,由于应变片对于温度敏感,应变测量精度依赖于粘结的技术,并且对钻孔对中过程要求较高,因此不适合在复杂环境下测量;在利用X射线衍射法测量试样残余应力时,测试价格昂贵,对试样的晶粒度要求严格,即试样晶粒不能过大,并且试样不能有较高的织构。因此残余应力测试技术的研究,无论对于基础研究,还是对于工程应用都有十分重要的意义?!菊哦?残余应力测定的基本知识讲座[J].理化检验:物理分册,2007,4: 1-5.王庆明,孙渊.残余应力测试技术的进展与动向[J].机电工程,2011,28(001):11-15.徐虹,滕宏春,崔波,等.残余应力非破坏性测量技术的发展现状简介[J].理化检验:物理分册,2003,39(11):595-598.Chen X,Yan J,Karlsson A M.On thedetermination of residual stress and mechanical properties by indentation[J].Materials Science and Engineering:A,2006,416(1):139-149.】
    运用显微压痕法测试试样中的残余应力时,测试过程属于基本无损或者是微损,对各种不允许因材料去除而导致安全隐患的工程构件有重要的实际意义;显微压痕法的物理背景较为清晰,相关理论成熟,具有测试仪器轻便、操作灵活方便等优点,如果结合便携式带测距功能的高倍光学显微镜,可以在工程领域推广使用。
    发明内容
    本发明的目的在于,提供一种基于显微压痕的测量金属试样表面残余应力的方法,该方法操作简单,相关理论成熟,对基础研究和工程应用具有重要的价值。
    本发明的技术方案是:一种基于显微压痕的测量金属试样表面残余应力的方法,具体包括以下步骤:
    步骤1:
    1.1根据国家标准将存在残余应力的试样加工成标准拉伸样品;
    1.2根据在拉伸试验机上对标准拉伸样品进行拉伸实验得到该材料的应力应变曲线,通过应力应变曲线求得材料的强度系数σ0与应变硬化指数n,备用;
    步骤2:
    2.1将存在残余应力的经步骤1处理过的试样表面进行处理得到光滑、平整的符合维氏显微硬度实验的表面;
    2.2采用维氏显微硬度试验机对试样进行显微压痕实验,在显微压痕实验过程中注意选择适当的加载载荷与加载时间;记录显微压痕的对角线长度D和维氏显微硬度值HV;
    2.3利用扫描电子显微镜测量得到显微压痕的边长a;
    2.4根据对角线长度D计算得到显微压痕的名义投影面积Anom,Anom=D*D/2,由边长a得到显微压痕的实际投影面积A,若压痕为外凸形状,A=a*a*0.96,其中0.96 为形状因子,进而得到两面积的比值c2;
    步骤3:
    3.1根据基于压入响应和弹塑性接触理论的压痕法测量残余应力,通过公式(1)求出残余应变值εres,如下所示:

    其中,式中εres是残余应变;σ0是材料的强度系数;n是材料的应变硬化指数;HV为维氏显微硬度的测量值;
    3.2根据的公式(1)得到的残余应变εres,代入公式(2)计算得到试样表面的二维等轴残余应力σres,如下所示:
    σres=σ0[|ϵres|]n×[exp(1-c20.32)-1]---(2)]]>
    其中,式中εres是残余应变;σres是残余应力;σ0是材料的强度系数;n
    是材料的应变硬化指数;HV为维氏显微硬度的测量值;c2为压痕实际投影面积A与名义投影面积Anom的比值。
    本发明具有以下优点及突出性效果:本发明提出的方法是基于弹塑性接触力学与压入响应的力学测量方法,结合无损的显微压痕,实现了残余应力的较精确测量,并且操作过程方便简单,测试仪器灵活轻便。
    附图说明
    图1用于测量残余应力2A02铝合金、7050铝合金塔形件标号图。
    图2塔形件表面经过维氏显微硬度计打点后得到的压痕形貌图。
    图3压痕通过扫描电镜下的标尺测量得到的压痕边长标记图。
    图42A02铝合金塔形件无约束层的残余应力分布图。
    图57050铝合金塔形件无约束层的残余应力分布图。
    具体实施方式
    下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
    实施例1
    2A02铝合金塔形件淬火残余应力的测试。
    将2A02铝合金塔形件在470℃温度下保温2h后迅速进行常温水淬引入淬火残余应力。
    1)2A02铝合金单向拉伸实验
    将材料根据国家标准加工成标准拉伸试样,在MTS810万能试验机上进行常温单向拉伸试验,得到2A02铝合金材料的常温应力应变曲线,经过计算与拟合可以得到其强度系数=899.19MPa,应变硬化指数n=0.25。
    2)塔形件表面处理及标号
    塔形件形貌如图1所示。对其表面进行磨光与抛光处理,在打磨抛光时必须注意不能用力过大,避免破坏原有残余应力场及产生较大的新残余应力。进而,对塔形件的上表面进行标记,即厚度为30mm、20mm、10mm时的上表面分别标记为第一层、第二层、第三层,如图1所示。每一层沿纵向对称轴方向为一列,在每一列上选择三个方形区域用记号笔标出,分别标记为A、B、C。如第三层有五列,分别记为第三层左一列A、B、C,第三层左二列A、B、C,第三层左三列A、B、C,第三层左四列A、B、C和第三层左五列A、B、C。
    3)测量显微硬度
    利用维氏显微硬度试验机,在塔形件的标号面进行硬度测试。压痕点形貌与图2相似。
    4)测量并计算名义和实际投影面积
    压痕实际边长a1,a2通过扫描电镜或高倍显微镜下的标尺测量得到,如图3所示,而压痕对角线长度D1、D2通过维氏显微硬度试验机直接测量得到。
    5)数据汇总与处理
    将测量得到的压痕硬度、实际边长、对角线长度进行汇总,采用公式

    σres=σ0[|ϵres|]n×[exp(1-c20.32)-1]]]>
    计算得到各压痕所对应的残余应力数值见表2。
    表1 2A02铝合金塔形件各层残余应力数值表

    2A02铝合金塔形件无约束层的残余应力分布见图4,该法测得的残余应力值与实际塔形件理论应力分布一致。
    实施例2
    7050铝合金塔形件淬火残余应力的测试。
    将7050铝合金塔形件在470℃温度下保温2h后迅速进行常温水淬引入淬火残余应力。
    1)7050铝合金单向拉伸实验
    将材料根据国家标准加工成标准拉伸试样,在MTS810万能试验机上进行常温单向拉伸试验,得到7050铝合金材料的常温应力应变曲线,经过计算与拟合可以得到其强度系数=846.92MPa,应变硬化指数n=0.22。
    2)塔形件表面处理及标号
    塔形件形貌如图1所示。对其表面进行磨光与抛光处理,在打磨抛光时必须注意不能用力过大,避免破坏原有残余应力场及产生较大的新残余应力。进而,对塔形件的上表面进行标记,即厚度为30mm、20mm、10mm时的上表面分别标记为第一层、第二层、第三层,如图1所示。每一层沿纵向对称轴方向为一列,在每一列上选择三个方形区域用记号笔标出,分别标记为A、B、C。如第三层有五列,分别记为第三层左一列A、B、C,第三层左二列A、B、C,第三层左三列A、B、C,第三层左四列A、B、C和第三层左五列A、B、C。
    3)测量显微硬度
    利用维氏显微硬度试验机,在塔形件的标号面进行硬度测试。压痕点形貌与图2相似。
    4)测量并计算名义和实际投影面积
    压痕实际边长a1,a2通过扫描电镜或高倍显微镜下的标尺测量得到,如图3所示,而压痕对角线长度D1、D2通过维氏显微硬度试验机直接测量得到。
    5)数据汇总与处理
    将测量得到的压痕硬度、实际边长、对角线长度进行汇总,采用公式

    σres=σ0[|ϵres|]n×[exp(1-c20.32)-1]]]>
    计算得到各压痕所对应的残余应力数值见表2。
    表27050铝合金塔形件各层残余应力数值表

    7050铝合金塔形件无约束面的残余应力分布见图5,该法测得的残余应力值与实际塔形件理论应力分布一致。

    关 键 词:
    一种 基于 显微 压痕 测量 金属 试样 表面 残余 应力 方法
      专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:一种基于显微压痕的测量金属试样表面残余应力的方法.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-6142825.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

    [email protected] 2017-2018 www.4mum.com.cn网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
     


    收起
    展开
  • 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03