一种转角激光冲击强化残余应力分析方法技术

本发明专利技术涉及一种转角残余应力分析方法，包括如下步骤：步骤1：制作试件，所述试件的形状为L型，且所述试件包括依次连接的第一段、第二段和第三段，所述第二段为圆弧段，且所述第二段在其厚度方向相对布置有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面为圆弧面；步骤2：对所述第二段进行激光冲击强化；步骤3：测量激光冲击强化后所述第一段和所述第三段之间的角度；步骤4：根据所述角度计算所述第二段的塑性变形量。本发明专利技术的转角残余应力分析方法，可以高效、准确的分析转角区域的残余应力分布情况。的分析转角区域的残余应力分布情况。的分析转角区域的残余应力分布情况。

【技术实现步骤摘要】
一种转角激光冲击强化残余应力分析方法


[0001]本专利技术涉及材料强化
，具体涉及一种转角激光冲击强化分析方法。

技术介绍

[0002]由于孔区、壁板底部转角等部位是典型的应力集中部位，采用激光冲击强化可以获得理想的残余压应力分布，提高疲劳性能，但小曲率半径内圆转角R区激光冲击强化后残余应力测试存在很大困难，影响激光冲击强化后性能评估等。相关技术中采用的评估方法一般有钻孔法、X射线衍射等，钻孔法属于破坏性测量，可以通过孔边缘的应变片测试的应变反推钻孔区的平均应力，X射线衍射需要一定的偏摆角度，以上方法对小曲率半径内圆转角R区都存在困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供了一种转角激光冲击强化残余应力分析方法，能够高效、准确的分析转角区域的残余应力分布情况。
[0004]第一方面，本专利技术的实施例提出了一种转角残余应力分析方法，包括如下步骤：
[0005]步骤1：制作试件，所述试件的形状为L型，且所述试件包括依次连接的第一段、第二段和第三段，所述第二段为圆弧段，且所述第二段在其厚度方向相对布置有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面为圆弧面；
[0006]步骤2：对所述第二段进行激光冲击强化；
[0007]步骤3：测量激光冲击强化后所述第一段和所述第三段之间的角度；
[0008]步骤4：根据所述角度计算所述第二段的塑性变形量。
[0009]可选地，所述第二侧面为圆弧面，所述第二侧面在90
°
区间内角度变化的计算公式：其中R为第一侧面的半径，T为塑性变形的深度，Rcenter为塑性变形中性面的半径，r为微积分变量也就是塑性变形层半径，I为所述第二段的2
°
范围内的转动惯性矩，ε0为第一侧面的激光冲击强化固有应变率。
[0010]可选地，所述第二侧面为斜面。
[0011]可选地，所述第一段的长度为L1，所述第二段的长度为L2，且15mm≤L1＝L2≤20mm。
[0012]可选地，所述步骤4包括在所述第二侧面上选取至少三个测量点，至少三个所述测量点在同一直线上以形成测量线，且计算至少三个测量点中位于中间部分的所述测量点的曲率半径，根据所述曲率半径得到第一侧面的实际应变率。
[0013]可选地，所述第一侧面的应变率的计算公式为：ε0＝t/ρ，其中t为第一侧面到塑性变形中心面，ρ为所述第一侧面的实际应变率。
[0014]可选地，所述第一侧面的应变率的计算公式为：ρ2＝W2/2H，其中H为轮廓深度，W为
所述测量线的长度。
[0015]可选地所述分析方法还包括步骤5：通过显微硬度测量所述第一侧面的塑性变形深度，相当于残余压应力深度T。
[0016]可选地，所述分析方法还包括步骤6：利用剥层法进行残余应力测试。
[0017]综上，本专利技术的转角激光冲击强化残余应力分析方法通过变形测试和剥层法进行残余应力影响、通过显微硬度测试得到激光冲击强化塑性变形层的深度，按照塑性变形程度随深度线性变化的一般规律，通过变形测量、剥层法进行残余应力测试和计算结合，可以高效、准确的分析转角区域的残余应力分布情况。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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。
[0019]图1是本专利技术实施例中试件的结构示意图，且未经过激光冲击强化；
[0020]图2是图1中所示试件经过激光冲击强化后的结构示意图；
[0021]图3是本专利技术实施例中另一试件的结构示意图；
[0022]图4是图3中所示试件经过激光冲击强化后的结构示意图；
[0023]图5是本专利技术测量点选取示意图，且试件未做激光冲击强化；
[0024]图6是本专利技术测量点选取示意图，且试件为激光冲击强化后的试件；
[0025]图7是本专利技术曲率半径计算示意图。
[0026]图8是本专利技术显微硬度测量示意图。
[0027]图9是本专利技术实施的试件的第一侧面的微积分模型。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0030]图1至图9所示是本专利技术实施例的，包括如下步骤：转角激光冲击强化残余应力分析方法，包括如下步骤：
[0031]步骤1：制作试件，所述试件的形状为L型，且所述试件包括依次连接的第一段、第二段和第三段，所述第二段为圆弧段，且所述第二段在其厚度方向相对布置有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面为圆弧面.
[0032]具体地，如图1和图2所示，第二段位于第一段和第三段之间，第一段和第三段之间的夹角呈90
°
。第一段、第二段和第三段一体成型。第一侧面为弧形面。
[0033]步骤2：对所述第二段进行激光冲击强化。
[0034]具体地，第一侧面进行激光冲击强化，则第二段发生塑性变形。
[0035]步骤3：测量激光冲击强化后所述第一段和所述第三段之间的角度；
[0036]步骤4：根据所述角度计算所述第二段的塑性变形量。
[0037]可选地，所述第二侧面为圆弧面，所述90度内R区角度变形量的计算公式：其中R为第一侧面的半径，T为塑性变形的深度，Rcenter为塑性变形中心面的半径，r为塑性变形中心面的半径，I为试件R结构2
°
范围内的转动惯性矩，可通过ACAD软件画图功能获得或者以扇形或者近似梯形计算获得，ε0为第一侧面的激光冲击强化固有应变率。
[0038]需要说明的是，R≤r≤R+d。
[0039]要想通过试件的变形计算转角区的残余应力，假设试件结构如图9所示，以内R的圆心建立极坐标的圆心，图中标识的R1为试件的内圆半径，R1＝3～6mm，假设激光冲击强化塑性变形层深度为T，一般T＝0.5～1.5mm，较大厚度试件(大于残余应力深度3倍以上)，塑形变形层深度进行可以通过试件侧面变形深度或者微硬度变大的深度测量获得。假设极坐标下激光冲击强化下产生的固有应变率ε为半径和角度的函数为ε(r2θ)，其在角度变量微积分单元dθ区域产生的角度变形可通过微积分单元的应变率和转动惯性矩获得。
[0040]激光冲击强化产生的角度变化为
[0041]为简化计算，圆弧段内可认为均匀激光冲击强化，也就是假设角度范围内变化规律一样，我们以半径作为微积分的变化单元，对R区选取2
°<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转角激光冲击强化残余应力分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制作试件，所述试件的形状为L型，且所述试件包括依次连接的第一段、第二段和第三段，所述第二段为圆弧段，且所述第二段在其厚度方向相对布置有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面为圆弧面；步骤2：对所述第二段进行激光冲击强化；步骤3：测量激光冲击强化后所述第一段和所述第三段之间的角度；步骤4：根据所述角度变化计算所述第二段的塑性变形量。2.根据权利要求1所述的转角激光冲击强化残余应力分析方法，其特征在于，所述第二侧面为圆弧面，所述第二侧面在90
°
区间内角度变化的计算公式：其中R为第一侧面的半径，T为塑性变形的深度，Rcenter为塑性变形中性面的半径，r为微积分变量也就是塑性变形层半径，I为所述第二段的2
°
范围内的转动惯性矩，ε0为第一侧面的激光冲击强化固有应变率。3.根据权利要求1所述的转角激光冲击强化残余应力分析方法，其特征在于，所述第二侧面为斜面。4.根据权利要求3所述的转角激光冲击强化残余应力分析方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹世坤，吴俊峰，车志刚，曹子文，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：