板材制品残余应力的测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及了一种长直的冷弯成型板材制品应力检测的方法，特别是板材制品在 成型后残余应力的测试方法。
【背景技术】
[0002] 板材制品在冷弯成型生产过程中会发生拉伸和弯曲，由于部分材料发生了塑性变 形，在其表面和内部会保留有一定的残余应力。但是目前的残余应力测试只有效地检测冷 弯成型板材制品的平均拉应力和弯曲应力，基本上不检测其沿着厚度方向的残余应力分 布，或者使用化学腐蚀的方法将材料一层层扒除来检测板材内部沿板材厚度方向的纵长残 余应力，但是这种方法费时、费力又有一定的危险性，而且测量精度不够精确。
【发明内容】
[0003] 本申请的发明目的是克服现有技术中的缺陷，而提供一种可以沿着板材制品的厚 度方向上各层面来检测出板材制品残余应力的测试方法。
[0004] 为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：
[0005] 本发明的一种板材制品残余应力的测试方法，它包括以下步骤：
[0006] 1)在被测点处沿测试方向粘贴应变元件，测试并记录被测点处的初始应变值 e 〇；
[0007] 2)将含有应变元件的板材制品沿测试方向用低附加应力的切割方法切割成矩形 长条状试样，矩形长条状试样长度大于矩形长条状试样宽度的5倍，测试并记录被切割成 矩形长条状试样的应变值h，计算出fej ;
[0008] 3)将矩形长条状试样置于一平面装置上并使其复平，测试并记录被切割成矩形长 条状试样的应变值 e拉伸，根据公式计算出0拉伸=E( e拉伸-eQ)，〇弯曲=〇「〇拉伸，以被 切割成矩形长条状试样的厚度的一半的位置为坐标轴线，画出和沿矩形长条状 试样厚度的应力分布图；
[0009]其中：
[0010] 4)将上述矩形长条状试样上的应变元件剔除并且将其切成两段相同的矩形子试 样，然后分别将它们的上表面或下表面复平并牢固地固定于一平面装置上，用低附加残余 应力的精密切割方法将矩形子试样沿长度方向切割成楔形或切割成数个台阶，累计切掉的 厚度至矩形子试样总厚度的1/2,台阶间厚度差小于矩形子试样厚度的1/10 ;
[0011] 5)将一段矩形子试样放在自由状态下，测量其上各点的曲率或各台阶的平均曲 率，并计算出相邻点或相邻台阶相应的曲率变化△ K，根据公式计算出相邻点由于材料的 移除而相应移除的相应层面的板材内部残余应力
【主权项】
1. 一种板材制品残余应力的测试方法，它包括以下步骤： 1) 在被测点处沿测试方向粘贴应变元件，测试并记录被测点处的初始应变值Stl; 2) 将含有应变元件的板材制品沿测试方向用低附加应力的切割方法切割成矩形长条 状试样，矩形长条状试样长度大于矩形长条状试样宽度的5倍，测试并记录被切割成矩形 长条状试样的应变值ε i，计算出σ 1= Ε( ε r ε J ; 3) 将矩形长条状试样置于一平面装置上并使其复平，测试并记录被切割成矩形长条状 试样的应变值ε拉伸，根据公式计算出σ拉伸=Ε(ε拉伸-ε 〇)，σ弯曲=σ「σ拉伸，以被切害[J 成矩形长条状试样的厚度的一半的位置为坐标轴线，画出和沿矩形长条状试样 厚度的应力分布图； 其特征在于： 4) 将上述矩形长条状试样上的应变元件剔除并且将其切成两段相同的矩形子试样，然 后分别将它们的上表面或下表面复平并牢固地固定于一平面装置上，用低附加残余应力的 精密切割方法将矩形子试样沿长度方向切割成楔形或切割成数个台阶，累计切掉的厚度至 矩形子试样总厚度的1/2,台阶间厚度差小于矩形子试样厚度的1/10 ; 5) 将一段矩形子试样放在自由状态下，测量其上各点的曲率或各台阶的平均曲率，并 计算出相邻点或相邻台阶相应的曲率变化△ κ，根据公式计算出相邻点由于材料的移除而 相应移除的相应层面的板材内部残余应力
式中σ κ为相邻点处或相邻台阶处的相应层面的内部残余应力，E为板材的杨氏弹性模 量，t为所处点或所处台阶的矩形子试样的厚度，At为相邻点或相邻台阶高度差，而Λ κ 为相邻点或相邻台阶的曲率之差； 6) 以上述未被切割成矩形子试样的厚度的一半为坐标轴线，沿厚度方向绘制出各点的 内部残余应力，然后将〇1^和相叠加，得到矩形子试样〇.5t?t厚度范围内的 残余应力分布； 7) 将另一段矩形子试样放在自由状态下，重复步骤5)，以该未被切割成矩形子试样的 厚度的一半为坐标轴线，沿厚度方向绘制出各点的内部残余应力，然后将0 、0 和0R 相叠加，得到矩形子试样0?0. 5t厚度范围内的残余应力分布； 8) 将0?0· 5t和0· 5t?t厚度范围的残余应力分布图合并，绘制出残余应力分布，则 获得沿厚度方向的残余应力分布图。
2. -种板材制品残余应力的测试方法，它包括以下步骤： 1) 在被测点处沿测试方向粘贴应变元件，测试并记录被测点处的初始应变值Stl; 2) 将含有应变元件的板材制品沿测试方向用低附加应力的切割方法切割成矩形长条 状试样，矩形长条状试样长度大于矩形长条状试样宽度的5倍，测试并记录被切割成矩形 长条状试样的应变值ε i，计算出σ 1= Ε( ε r ε J ; 3) 将矩形长条状试样置于一平面装置上并使其复平，测试并记录被切割成矩形长条状 试样的应变值ε拉伸，根据公式计算出σ拉伸=Ε(ε拉伸-ε 〇)，σ弯曲=σ「σ拉伸，以被切害[J 成矩形长条状试样的厚度的一半的位置为坐标轴线，画出和沿矩形长条状试样 厚度的应力分布图； 其特征在于： 4) 将上述矩形长条状试样上的应变元件剔除并且将其切成两段相同的矩形子试样，然 后分别将它们的上表面或下表面复平并牢固地固定于一平面装置上，用低附加残余应力的 精密切割方法将矩形子试样沿长度方向切割成楔形或切割成数个台阶，累计切掉的厚度至 矩形子试样总厚度的1/2,台阶间厚度差小于矩形子试样厚度的1/10 ; 5) 用X射线残余应力测量装置测量上述一段矩形子试样厚度所对应的测量点或台阶 的内部残余应力σκ; 6) 以上述未被切割成矩形子试样的厚度的一半为坐标轴线，沿厚度方向绘制出各测量 点的内部残余应力，然后将〇1^和相叠加，得到矩形子试样〇.5t?t范围内的 残余应力分布； 7) 重复步骤5)，用X射线残余应力测量装置测量另一段矩形子试样厚度所对应的测量 点或台阶的内部残余应力σ κ，以该未被切割成矩形子试样的厚度的一半为坐标轴线，沿厚 度方向绘制出各测量点的内部残余应力，然后将 〇1^和相叠加，得到矩形子试 样0?0· 5t范围内的残余应力分布； 8) 将0?0· 5t和0· 5t?t厚度范围的残余应力分布图合并，绘制出残余应力分布，则 获得沿厚度方向的残余应力分布图。
3. 如权利要求1或2所述的板材制品残余应力的测试方法，其特征在于：在步骤1)和 步骤2)中的测试方向为板材制品的成型方向，也即纵长方向。
4. 如权利要求3所述的板材制品残余应力的测试方法，其特征在于：所述平面装置为 使矩形长条状试样或矩形子试样复平的产生磁力或电磁力的平面装置。
5. 如权利要求4所述的板材制品残余应力的测试方法，其特征在于：所述低附加残余 应力的精密切割方法为线切割的方法、电火花、激光切割、磨削、物理抛光或化学抛光的方 法。
6. 如权利要求5所述的板材制品残余应力的测试方法，其特征在于：在步骤5)中选择 5?20个测量点，在步骤4)中切割成5?20个台阶。
7. 如权利要求6所述的板材制品残余应力的测试方法，其特征在于：所述被切割成矩 形长条状子试样的宽度为应变元件宽度的2?5倍，被切割成矩形长条状试样的长度大于 应变元件的5倍的长度。
8. 如权利要求6所述的板材制品残余应力的测试方法，其特征在于：所述板材制品为 长直的冷弯成型板材制品。
9. 如权利要求6所述的板材制品残余应力的测试方法，其特征在于：所述应变元件为 应变片或应变花。
10. 如权利要求6所述的板材制品残余应力的测试方法，其特征在于：所述矩形子试样 的长度至少为矩形子试样宽度的5倍。
【专利摘要】本发明涉及板材制品残余应力的测试方法，将板材制品沿测试方向用低附加应力的切割方法切割成矩形长条状试样，然后将矩形长条状试样置于一平面装置上并使其复平，测试并记录被切割成矩形长条状试样的应变值ε拉伸和ε弯曲，计算出相对应的应力值σ拉伸和σ弯曲，绘出σ拉伸和σ弯曲沿矩形长条状试样厚度的应力分布图；将上述矩形长条状试样切成两段相同的矩形子试样，然后将它的两面分别复平并牢固地固定于一平面装置上，用低附加残余应力的精密切割方法将矩形子试样沿厚度方向切割成楔形或切割成数个台阶，在自由状态下测量各点的曲率或各台阶的平均曲率，并测量或计算出由于材料的移除而相应裸露出的材料所携带的内部残余应力或相应的被移除的板材内的残余应力。
【IPC分类】G01L1-00
【公开号】CN104535226
【申请号】CN201410856012
【发明人】丁士鹏, 丁士超
【申请人】丁士鹏, 丁士超
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月26日