不同布氏壓頭尺寸下殘余應力與壓痕隆起量的定量關系研究.pdf

1、在許多工業(yè)鋼結構應用中，殘余應力的存在對結構的力學性能和壽命有著重大影響。本課題組提出壓痕隆起量測量法不僅能獲得殘余應力的大小還可判斷其方向。但是壓痕法會對試件表面產(chǎn)生微損傷，其損傷程度依賴于壓頭尺寸，另外減小壓頭直徑還能減小壓痕法所施加的載荷，以期實現(xiàn)壓痕儀器的小型化。因此，本文重點研究了不同布氏壓頭直徑下壓痕隆起量和殘余應力的關系，并用壓痕實驗來驗證有限元計算結果，標定出二維殘余應力與壓痕隆起量的關系。
　　首先，本文對三種不

2、同布氏壓頭尺寸2mm、1mm、0.7mm進行有限元仿真，在不同組合的單軸殘余應力狀態(tài)下進行大量的計算分析。單軸下總結出壓痕最大隆起量和殘余應力呈雙線性的定量關系，隨著壓頭直徑變小，雙線性的線性斜率變大，線性關系趨于平緩，得到殘余拉應力使隆起量減少，殘余壓應力使隆起量增加的一般規(guī)律。
　　其次，將X軸殘余應力設為-100MPa和100MPa，Y軸殘余應力在-200MPa到200MPa之間變化的不同組合的雙軸殘余應力狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)在此狀態(tài)

3、下壓痕最大隆起量和殘余應力雙線性關系依然存在，并擬合出雙線性的表達式。得出X軸方向的殘余應力大于Y軸方向殘余應力時，X軸方向最大隆起量大于Y軸方向的最大隆起量的結論。研究發(fā)現(xiàn)最大隆起量方向與平面最大主應力方向相同，給出了殘余應力方向的判別依據(jù)。
　　接著，本文設計和搭建了能提供單軸和雙軸預應力的實驗裝置平臺。為了減小試件的損傷程度，減小施加載荷，選用壓頭直徑為1.0mm的布氏壓頭。將布氏壓頭固定在萬能試驗機上，壓頭垂直于試件上表面