一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法，包括以下步骤：(1)确定标样许用应力[σ]的取值；(2)选定标样厚度h的取值范围[a～b]/mm；(3)选定标样夹持部分的宽度B和长度a

Design and manufacture of a standard sample for calibration device of residual stress deflection method

【技术实现步骤摘要】
一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法
本专利技术涉及残余应力测试
，特别是涉及一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法。
技术介绍
残余应力是金属加工过程中由于不均匀的应力场、应变场、温度场、组织不均匀性，在变形后保留下来的应力。残余应力对机械构件的可靠性影响很大，尤其是对精加工构件的疲劳寿命、尺寸稳定性及抗腐蚀能力影响很大，会导致应力集中，从而导致材料产生微裂纹，使得构件在一定条件下产生失效。针对构件残余应力消除和调控的关系重大，残余应力标样对残余应力的检测装置进行校准。目前残余应力的标样的制作方法有拉伸法和喷丸法，拉伸法制备标定试样的方法存在现场操作不便的缺点，喷丸法制备标定试样存在制作过程复杂的缺点且应力场不均匀，颗粒粘合试块的结构较为特殊，不具有通用性，且制造方法复杂，不易实现。且采用以上两种方法制作的标样不能够在±[σ]应力范围下进行测试，表面应力值波动大，受测试位置的限制，且影响参数较多。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法，以解决上述现有技术存在的问题，使得制作出的标样的不确定度最小。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法，包括以下步骤：(1)确定标样许用应力[σ]的取值，利用相同的热处理后余料加工标准拉伸试样进行单轴拉伸试验，得到应力应变曲线，计算得出材料特性：弹性模量E，泊松比μ，屈服极限σs，根据公式(1-1)计算得出许用应力[σ]，公式(1-1)如下：[σ]＝σs/ns(1-1)其中安全因数ns的取值为1.05～1.5；(2)选定标样厚度h的取值范围[a～b]/mm，厚度h的极限取值由挠度法校准装置夹持端的容许高度所确定，当所述挠度法校准装置的螺母向下旋至最低时所留空隙为hmin，即为a，当螺母向下旋3～5个螺距，使其既能良好装夹又在加载时不松动，此时所留空隙为hmax，即为b；(3)选定标样夹持部分的宽度B和长度a0，其值由挠度法校准装置的夹持端尺寸决定；(4)选定标样加载位置，即距离夹持部分的长度L取值范围为[c～d]/mm，此取值范围由所述挠度法校准装置的施力加载结构与夹持端的水平距离和标样厚度的取值范围以及标样夹持部分的宽度B，其中，所述挠度法校准装置的施力加载结构与夹持端的水平最大距离为x1、最小距离为x2；则所述标样的加载位置距离夹持部分的最大长度Lmax＝x1、最小长度Lmin>x2，此时Lmin由公式(1-2)计算得出：(5)优选出不确定度Uσ取最小值的标样厚度h和标样加载位置距离标样夹持部分的长度L的组合方案hp和Lp，不确定度Uσ由公式(1-3)计算得出其中,公式(1-3)中Uh、UL、Uw分别为测量仪对标样厚度h、加载位置距离标样夹持部分的长度L和挠度w的测量极限误差,将Uh、UL、Uw记为Ux，其值由公式(1-5)计算得出：公式(1-5)中k的取值范围为3～4；(6)确定标样应力测试部分的单侧斜面夹角α、小横截面宽度(也是施力加载部分宽度)b0以及长度l，应力测试部分的小横截面宽度b0由公式(1-6)计算得出：由公式(1-7)可计算出单侧斜面夹角α：由公式(1-8)可计算出应力测试部分的长度l：(7)根据设计的标样尺寸加工获得标样并对其进行热处理，热处理过程包括：1)室温装料，将所述标样平放至炉膛中心均温区域；2)关闭炉门，通电升温至合适的温度，保温一段时间后(具体的保温时间根据所述标样的材质进行确定)，随后出炉；3)对所述标样进行沙箱缓冷，缓慢冷至室温；4)检测标样是否漏光率≤0.1mm；5)重复步骤1)～4)过程，直至所述标样漏光率≤0.1mm；在重复过程中，由于所述标样较薄会发生翘脚，此时需要人工用橡胶锤对翘脚进行校正，然后继续进行此重复过程，直至完成重复过程；(8)最终获得适用于残余应力挠度法校准装置的全量程标样。优选地，标样应力测试部分为直线形变截面的等强度梁，标样应力测试部分各横截面上最大正应力均相等。本专利技术残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法制得的标样能够在高应力状态下进行测试，整个梁具有等强度的力学特性，表面应力值波动微小，不受测试位置的限制，且影响参数较少，应力值的不确定度分析更为方便。本专利技术残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法思路新颖、结构简单、参数设计准确可靠、便于现场实施并且制作过程简单。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法实施例一的流程图；图2为本专利技术残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法中标样的结构示意图一；图3为本专利技术残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法中标样的结构示意图二；图4为本专利技术残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法中标样安装在挠度法校准装置上的结构示意图；其中：1-标样，2-挠度法校准装置。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法，以解决上述现有技术存在的问题，使得制作出的标样的不确定度最小。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1至图4所示：本实施例残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法，包括以下步骤：(1)确定标样许用应力[σ]的取值，利用相同的热处理后余料加工标准拉伸试样进行单轴拉伸试验，得到应力应变曲线，计算得出材料特性：弹性模量E，泊松比μ，屈服极限σs，根据公式(1-1)计算得出许用应力[σ]，公式(1-1)如下：[σ]＝σs/ns(1-1)其中ns的取值为1.05～1.5；(2)选定标样厚度h的取值范围[a～b]/mm，厚度h的极限取值由挠度法校准装置夹持端的容许高度所确定，当所述挠度法校准装置的螺母向下旋至最低时所留空隙为hmin，即为a，当螺母向下旋3～5个螺距，使其既能良好装夹又在加载时不松动，此时所留空隙为hmax，即为b；(3)选定标样夹持部分的宽度B和长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)确定标样许用应力[σ]的取值，利用相同的热处理后余料加工标准拉伸试样进行单轴拉伸试验，得到应力应变曲线，计算得出材料特性：弹性模量E，泊松比μ，屈服极限σ

【技术特征摘要】
1.一种残余应力挠度法校准装置的标样的设计制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定标样许用应力[σ]的取值，利用相同的热处理后余料加工标准拉伸试样进行单轴拉伸试验，得到应力应变曲线，计算得出材料特性：弹性模量E，泊松比μ，屈服极限σs，根据公式(1-1)计算得出许用应力[σ]，公式(1-1)如下：
[σ]＝σs/ns(1-1)
其中安全因数ns的取值为1.05～1.5；
(2)选定标样厚度h的取值范围[a～b]/mm，厚度h的极限取值由挠度法校准装置夹持端的容许高度所确定，当所述挠度法校准装置的螺母向下旋至最低时所留空隙为hmin，即为a，当螺母向下旋3～5个螺距，使其既能良好装夹又在加载时不松动，此时所留空隙为hmax，即为b；
(3)选定标样夹持部分的宽度B和长度a0，其值由挠度法校准装置的夹持端尺寸决定；
(4)选定标样加载位置，即距离夹持部分的长度L取值范围为[c～d]/mm，此取值范围取决于所述挠度法校准装置的施力加载结构与夹持端的水平距离、标样厚度的取值范围以及标样夹持部分的宽度B，其中，所述挠度法校准装置的施力加载结构与夹持端的水平最大距离为x1、最小距离为x2；则所述标样的加载位置距离夹持部分的最大长度Lmax＝x1、最小长度Lmin>x2，此时Lmin由公式(1-2)计算得出：



(5)优选出不确定度Uσ取最小值的标样厚度h和标样加载位置距离标样夹持部分的长度L的组合方案hp和Lp，不确定度Uσ由公式(1-3)计算得出



其中,

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艳慧，刘东，王建国，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61