矩阵式压痕法应力分布测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种矩阵式压痕法应力分布测试装置，包括机架，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；子压痕制造装置包括竖直安装在机架上的外壳，外壳内设有与其滑动连接的上打击体和下打击体，上打击体顶面设有穿出外壳顶部的手柄，下打击体的一端设有钢球并穿出外壳底部。多个间距均匀一致的子压痕制造装置，其各打击点与列阵式应变片的各定位孔保持一致，从根本上保证了定位的精准性；上下分离式打击体的设计能够使压痕制造过程更加稳定；在进行多点应力分布测试时，本实用新型专利技术只需进行一次打磨、黏贴、定位工序，实验效率大幅提高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测试设备，具体是一种矩阵式压痕法应力分布测试装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，本技术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。本技术的有益效果是：多个间距均匀一致的子压痕制造装置，其各打击点与列阵式应变片的各定位孔保持一致，从根本上保证了定位的精准性；应变片也可采用本技术子压痕制造在的阵列方式，因此各个被测点的测试前处理完全一致，测试精度提高，并且免除了反复移动测量装置，反复对焦的繁琐步骤；上下分离式打击体的设计能够使压痕制造过程更加稳定；在进行多点应力分布测试时，本技术只需进行一次打磨、黏贴、定位工序，实验效率大幅提高。附图说明图1为一种矩阵式压痕法应力分布测试装置的主视结构示意图；图2为图1所示测试装置的部分俯视结构示意图；图3为图1所示测试装置中子压痕制造装置的结构示意图；图4为图3的左视结构示意图；图中：机架1、子压痕制造装置2、外壳3、上打击体4、下打击体5、手柄6、钢球7、弹簧8、保险销9、销孔10、磁性基座11、定位块12。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细描述。如图1和图2所示的矩阵式压痕法应力分布测试装置，包括机架1，所述机架1上设有按a×b阵列布置的多个子压痕制造装置2，其中a、b为大于1的正整数；任意相邻两行子压痕制造装置2的间距Dx相等，任意相邻两列子压痕制造装置2的间距Dy相等，优选的，所述Dx＝f·Dy，其中f取0.25或0.5或1。其中，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。如图1、图3和图4所示，所述子压痕制造装置2包括竖直安装在机架1上外壳3，所述外壳3内设有与其内壁滑动连接的上打击体4和下打击体5，所述上打击体4顶面设有穿出外壳3顶部的手柄6，所述下打击体5的一端穿出所述外壳3底部并设有钢球7；优选的，所述外壳3内设有多个对称布置的弹簧8，本例中为两个，所述弹簧8一端与外壳3顶部抵接，所述弹簧8另一端与所述上打击体4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；所述子压痕制造装置2还包括保险销9；所述手柄6颈部设有多个径向的销孔10，多个所述销孔10沿手柄6轴向布置，本例中，设有三个销孔10，从上至下对应的将打击力度分为一级、二级和三级，一级打击力度最小，三级打击力度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矩阵式压痕法应力分布测试装置，包括机架(1)，其特征在于：所述机架(1)上设有按a×b阵列布置的多个子压痕制造装置(2)，其中a、b为大于1的正整数；所述子压痕制造装置(2)包括竖直安装在机架(1)上的外壳(3)，所述外壳(3)内设有与所述外壳(3)内壁滑动连接的上打击体(4)和下打击体(5)，所述上打击体(4)顶面设有穿出外壳(3)顶部的手柄(6)，所述下打击体(5)的一端穿出所述外壳(3)底部并设有钢球(7)。

【技术特征摘要】
1.一种矩阵式压痕法应力分布测试装置，包括机架(1)，其特
征在于：所述机架(1)上设有按a×b阵列布置的多个子压痕制造
装置(2)，其中a、b为大于1的正整数；所述子压痕制造装置(2)
包括竖直安装在机架(1)上的外壳(3)，所述外壳(3)内设有与
所述外壳(3)内壁滑动连接的上打击体(4)和下打击体(5)，所
述上打击体(4)顶面设有穿出外壳(3)顶部的手柄(6)，所述下
打击体(5)的一端穿出所述外壳(3)底部并设有钢球(7)。
2.根据权利要求1所述的矩阵式压痕法应力分布测试装置，其
特征在于：任意相邻两行子压痕制造装置(2)的间距Dx相等，任
意相邻两列子压痕制造装置(2)的间距Dy相等。
3.根据权利要求2所述的矩阵式压痕法应力分布测试装置，其
特征在于：所述Dx＝f·Dy，其中f取0.25或0.5或1。
4.根据权利要求1所述的矩阵式...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛欢，彭文杰，葛锐，杜丽影，刘冬，余立，严龙，朱琳娜，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42