[发明专利]一种基于仪器化压入技术的残余应力检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种残余应力的检测方法，尤其是一种基于仪器化压入技术检测材料表面残余应力的方法 

背景技术

工程材料中，残余应力的存在会改变其服役应力环境，造成意外失效，因此，残余应力的检测成为当前工程应用领域备受关注的力学问题。检测残余应力的传统方法大致可分为两类：机械检测法和物理检测法。机械检测法采用机械方式局部分割试件以释放残余应力，通过测定分割前后的变形，基于弹性力学理论确定残余应力。该类方法具有破坏性，其在工业应用中受到限制。物理检测法基于材料的物理指标受应力影响而变化的特性，通过测量材料物理参数的变化确定残余应力。该类方法通常无需分割试件，即可确定残余应力，属无损测试；其中以X射线衍射法应用最广，但主要适用于晶体材料。与上述两类方法相比，仪器化压入检测法是一种微尺度(约几十纳米至几十微米)的材料表面残余应力检测方法，适用于微小试样和微损检测，结合便携式压入仪可实现在线原位检测，具有较好的应用前景。 

目前的仪器化压入检测法，根据压头的几何形状(圆锥、棱锥和球形)，可以分为两类：锥形压入法和球形压入法。锥形压入法因分析表达式过多，需通过迭代求解才能确定材料参数和残余应力，导致求解结果的不收敛或求得的残余应力误差较大。球形压入法主要依赖于经验观察，缺乏机理性研究，尚不便实际应用。 

发明内容

为了克服已有仪器化压入残余应力检测方法的准确性较低、可靠性较差的不足，本发明提供一种准确性较高、可靠性良好的基于仪器化压入技术的残余应力检测方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种基于仪器化压入技术的残余应力检测方法，所述检测方法包括以下步骤： 

1)通过单轴拉伸或压入试验预先获得被测材料的力学参数：弹性模量E、屈服强度σ_y、屈服应变ε_y和幂硬化指数n； 

2)采用压头对有残余应力试样和无残余应力试样分别进行压入试验，获取压入载荷-深度(F-h)曲线，其中，无残余应力试样作为参考样品，其材料与有残余应力试样的材料相同； 

3)利用F＝Ch²，分别拟合有残余应力和无残余应力试样的压入载荷-深度(F-h)曲线的加载段，获得有残余应力试样的加载曲率C和无残余应力试样的加载曲率C₀； 

4)选取相对加载曲率(C-C₀)/C₀作为分析参量，通过量纲分析和数值模拟，建立所述分析参量与残余应力σ^R之间关系式：