一种球壳类零件的残余应力场测量装置与建模方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种球壳类零件的残余应力场测量装置与建模方法，测量装置包括经纬仪和稳定平台；所述经纬仪用于固定球壳类零件，并在测量过程中控制零件的运动轨迹与空间位置精度，同时输出测量微区的空间坐标信息；所述稳定平台用于稳定所述球壳类零件与所述经纬仪中各测量机构，保证测量过程中隔绝外界的干扰。本发明专利技术采用经纬仪实现在测量过程中控制零件的运动轨迹与空间位置精度，同时输出测量微区的空间坐标信息，并通过应力张量映射和坐标空间变换，实现薄壁球壳类零件的三维全场应力建模，从而为零件变形分析与车削工艺优化提供完整可靠的数据支持。完整可靠的数据支持。完整可靠的数据支持。

A residual stress field measuring device and modeling method for spherical shell parts

【技术实现步骤摘要】
一种球壳类零件的残余应力场测量装置与建模方法


[0001]本专利技术属于超精密加工
，具体涉及一种球壳类零件的残余应力场测量装置与建模方法。

技术介绍

[0002]薄壁球壳类零件在构型上禀赋优良，比刚度优异，因而广泛用于高压容器、爆轰试验和激光靶标等特殊场合，因此加工高面型精度的薄壁球壳、保障全寿命周期内的可靠性是超精密制造的主要追求目标。
[0003]薄壁球壳是典型的回转对称结构，壳体的内外表面均为标准球面，具有连续变化的空间曲率。在典型车削加工过程中，壳体固定于中心轴做定心旋转运动，车刀往复渐进地在球壳顶部和底部之间逐层去除材料，加工至设计球面外形。因此，基于薄壁球壳的结构外形和回转车削的加工物理特性，必须面对以下两个本源问题所产生的非均匀受力分析：1)球壳表面连续变化的空间曲率导致车削加工时：刀尖区域材料去除的物理过程和工况处于时变演化状态，由变化的状态产生了变化的表层车削残余应力，最终在球壳的表面产生了显著的非均匀残余应力空间分布。具体表现在球壳底部和顶部由于显著的车削速度差异而产生的残余应力梯度，也最终反映在球壳收缩/扩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球壳类零件的残余应力场测量装置，其特征在于，包括经纬仪和稳定平台；所述经纬仪用于固定球壳类零件，并在测量过程中控制零件的运动轨迹与空间位置精度，同时输出测量微区的空间坐标信息；所述稳定平台用于稳定所述球壳类零件与所述经纬仪中各测量机构，保证测量过程中隔绝外界的干扰。2.根据权利要求1所述的一种球壳类零件的残余应力场测量装置，其特征在于，所述经纬仪包括零件固定平台、经度仪、纬度仪、二轴可调支架和方位器；所述零件固定平台用于承载所述球壳类零件，并保持测量过程中零件运动的稳定性；所述经度仪用于保证所述球壳类零件绕回转中心轴自由旋转，并精确调控所述球壳类零件测量微区的经度坐标；所述纬度仪用于保证所述球壳类零件绕俯仰中心轴自由旋转，并精确调控所述球壳类零件测量微区的纬度坐标；所述二轴可调支架用于调控所述球壳类零件在直角坐标系中X/Y向位置，并调控回转中心轴与所述球壳类零件球心的相对位置关系；所述方位器用于保证测量过程中方位器窗口平面、测量微区平面始终保持水平，并输出测量微区相对于所述球壳类零件的实时空间坐标。3.根据权利要求2所述的一种球壳类零件的残余应力场测量装置，其特征在于，所述零件固定平台配电机械水平仪与电子水平仪；所述经度仪配备机械分度盘与电子测角仪；所述纬度仪配备机械分度盘、电子测角仪和可调高度的俯仰轴；所述方位器配备可拆卸机械模组，用于适配厚度千分尺，以测量所述球壳类零件径向壁厚的增减；所述方位器配备应力测量模组，用于适配XRD应力衍射探头，以校验物理衍射测量时的衍射角。4.根据权利要求1
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3任一项所述的一种球壳类零件的残余应力场测量装置，其特征在于，所述稳定平台包括大理石平台和气浮稳定支座；所述大理石平台用于承载所述球壳类零件与所述经纬仪；所述气浮稳定支座用于支撑所述大理石平台，并配备压力传感器与稳定单元。5.基于权利要求1
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4任一项所述的一种球壳类零件的残余应力场测量装置的建模方法，其特征在于，包括：步骤1，确定所述球壳类零件的类型，装夹零件，对齐所述球壳类零件球心与经度仪的回转中心轴，对齐所述球壳类零件球心与纬度仪的俯仰轴；步骤2，选取所述球壳类零件球心作为零件坐标系的原点，为残余应力测量建立球应力坐标系；步骤3，调整方位器窗口平面位置水平，对齐XRD应力衍射探头，使得测量微区平面与所述方位器窗口...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔金星，张峥，张晓峰，杜东兴，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：