[发明专利]一种铝合金预拉伸板内部残余应力的测试方法

权利要求书

1.一种铝合金预拉伸板内部残余应力的测试方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一、制备铝合金预拉伸板试件；

步骤二、在所述试件上的相应位置布置应变片；

步骤三、装夹所述试件；

步骤四、通过线切割机对所述试件进行切割，在所述线切割机的电极丝每次进给后，记录每组应变片稳定时的应变数据，并进行下一次进给；

步骤五、对所述试件建模模拟切缝的产生过程，采用有限元分析软件ABAQUS计算所述试件的柔度；

步骤六、基于所述步骤五中得到的所述试件的柔度以及所述步骤四中所记录的应变数据，求解得到所述试件的残余应力分布；

所述步骤五中对所述试件建模模拟切缝的产生过程，采用有限元分析软件ABAQUS计算所述试件的柔度，具体包括：

(1)、根据试件的对称性，以线切割的切缝为对称轴，对所述试件的一半建立的二维平面模型，并输入相应材料的弹性模量和泊松比；

(2)、采用八节点平面应变单元，设定试件左侧网格间距为切缝宽度的一半，长度为每次切割深度，以及设定其余网格从左往右过渡的网格间距；

(3)、约束模型左侧x方向和z方向的位移自由度作为边界条件；

(4)、设计切割次数为n次，则B为n×n的下三角矩阵，建立n个分析步并循环计算n次，每次计算时得到矩阵B的一列元素；

(5)、在第i个分析步中将1MPa的载荷添加到试件厚度方向z上第i次切割产生的新切割面上，并使之前施加的载荷失效，确保本次计算的n个分析步中只有这一个载荷；

(6)、将最左侧的网格按照切割顺序设定成单元集，每个分析步中对单元集通过modelchange功能使单元集失效去除，从而模拟切缝的产生；

(7)、通过有限元计算不同数据采集点在x方向的位移所对应的矩阵B中的元素；

所述步骤六中求解得到所述试件的残余应力分布具体包括：

设厚度方向上沿x向的残余应力为σ_x(z)，试件厚度为W，切缝某一时刻的深度为t，第1组应变片中心距切缝中心距离为x₁，第2组应变片中心距切缝中心距离为x₂，每次切割的深度为f，最大切割次数为m，切缝的最终深度为z时，则有：

其中，C(t，z)为试件的柔度，它表示切缝最终深度为z，在深度为t时单位距离上1MPa载荷引起的应变；当切割次数足够多时，可以认为在一次切割的范围内，残余应力幅值为常数，对于第一组应变数据此时有：

即切缝最终深度为z＝nf时，ε₁随着切割深度增加的变化规律；其中，fC₁(if，nf)表示切割深度为nf时，仅在深处为(i-1)f到if处存在1MPa的载荷引起的应变；

同理，对于切缝最终深度为z＝nf时，第二组应变数据ε₂随着切割深度增加的变化规律为：

由此测试出两组应变数据ε₁、ε₂；

以上公式可合写成矩阵的形式：

当fC₁σ=ε₁时，令B₁＝fC₁，则：

σ=B₁^-1ε₁，

同理，fC₂σ=ε₂时，令B₂＝fC₂，则：

σ=B₂^-1ε₂，

或者

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤一所述的制备铝合金预拉伸板试件具体包括：截取一定长度的预拉伸板作为试件，所述试件的长度方向x与待测应力分量方向平行；以所述试件长度方向x和厚度方向z形成的一个面为第一基准面；以所述试件宽度方向y和厚度方向z形成的一个面为第二基准面；将所述试件长度方向x和宽度方向y形成的面标记为正面，并将所述正面的对面记为反面。