[实用新型]矩阵式压痕法应力分布测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测试设备，具体是一种矩阵式压痕法应力分布测试装置。

背景技术

金属材料的残余应力问题存在于社会生活和工业生产中的方方面面，大到关乎国家安全的军事领域，小至老百姓的日常生活用品，因此越来越受到广大科技工作者的关注。在工业生产中，残余应力问题是非常突出的。在工作温度、工作介质及残余应力的共同作用下，一方面产品或工件会降低强度，使工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷；另一方面又会在制造后的自然释放过程中使工件的尺寸发生变化，或者使其疲劳强度、应力腐蚀等力学性能降低。因此，残余应力测量技术的研究，对于确保产品质量或工件的安全性和可靠性有着非常重要的意义。

压痕法是一种常用的残余应力测试方法，相关国家试验标准为GB24179-2009。在工件待测点中心放置直径较小的硬质钢球，通过冲击或静压的方法施加冲击功W或静压力P，使其在工件面产生一球冠形的压痕，在压痕周围产生一定的应力场。在该应力场中某点的应力仅与钢球的直径D、静压力P或冲击吸收功W及该点距力作用中心的距离R有关。应力场F1将影响钢板中原有应力场F0，引起应力场的重新分布，并在弹性区内产生应力的叠加，形成应力场F2。应力场F2形成过程将在压痕周围引起一定的应变增量，该应变增量与初始应力状态密切相关。因此可以建立初始应力场F0与应变增量的相互关系，通过压痕形成过程应变增量的测量来确定钢板中的残余应力，这是压痕法的基本理念。

根据国家试验标准，GB24179-2009中推荐的压痕法应力测量装置，在实际测量过程中，对中过程首先需要反复移动测量装置进行初调，以保证应变片处于装置的正中位置。而后，需要反复微调使压头准确对正应变片的定位圈。而常规应变片上的定位圈在测量装置的遮蔽下光线不足，使得定位非常困难。即便用手电筒从侧面照射应变片，也只能使应变片上一片亮光，定位圈与应变片上的分辨率较低，在用显微镜进行定位时仍较困难。

另外，在进行产品应力分布测试时，一般要求测试的点位较多，如果采用传统的传统压痕设备进行测量，则需要对每个点位逐一进行定位，打磨，黏贴应变片，焊接，测试等诸多工序。测试过程繁琐，效率低下，并且，各测试点间的定位精确性以及实验前处理的一致性都难以保证，使得最终的应力分布结果的精确度大打折扣。

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种能在保证测试精度的前提下，大幅提高工作效率和准确性、解决现场应力测试定位难、压头应力影响等问题的矩阵式压痕法应力分布测试装置。

为达到上述目的，本实用新型设计的矩阵式压痕法应力分布测试装置，包括机架，其特殊之处在于：所述机架上设有按a×b阵列布置的多个子压痕制造装置，其中a、b为大于1的正整数；所述子压痕制造装置包括竖直安装在机架上的外壳，所述外壳内设有与其内壁滑动连接的上打击体和下打击体，所述上打击体顶面设有穿出外壳顶部的手柄，所述下打击体的一端穿出所述外壳底部并设有钢球。

进一步地，任意相邻两行子压痕制造装置的间距Dx相等，任意相邻两列子压痕制造装置的间距Dy相等。

再进一步地，所述Dx＝f·Dy，其中f取0.25或0.5或1。X方向为重点应力测试方向(例如钢材的轧向)。X方向应力关心程度远高于Y方向时，f取0.25，X方向应力与Y方向应力同样关心时取f＝1。

进一步地，所述机架上表面设有定位块，所述定位块套设在所述外壳是外壁上。这样，通过对定位块内孔的精加工来保证各个子压痕制造装置的垂直度。

进一步地，所述子压痕制造装置还包括保险销；所述手柄颈部设有多个径向的销孔，多个所述销孔沿手柄轴向布置；所述保险销可插入所述销孔中，这样，通过保险销插入不同高度的销孔来控制上打击体的打击力。

进一步地，所述外壳内设有多个对称布置的弹簧，所述弹簧一端与外壳顶部抵接，所述弹簧另一端与所述上打击体顶面抵接。这样，可以通过压缩弹簧来增大上打击体的打击力。

进一步地，所述外壳下部外壁设有磁性基座，所述钢球穿出所述磁性基座底面。这样，通过磁性基座吸附在试样上，不仅起到支撑作用，并且增强了打击的稳定性。