一种利用压痕隆起量测量残余应力的方法

摘要

本发明公开了一种残余应力测量方法，其基于压痕隆起并利用隆起量分布图直接得到残余应力，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)将测试金属材料测试点表面打磨至光滑，并进行清洁处理；2)将清洁过的金属材料用压痕制造装置以恒力F施加静载，保持后卸载，得到球形压痕；3)用共聚焦显微镜对压痕表面进行三维立体成像，通过三维场高度信息还原得到表面隆起量高度信息；4)根据上述表面隆起度高度信息，即可计算出金属材料压痕点附近残余应力。本发明的方法在有限元仿真的基础上，通过仪器化压入与共聚焦显微镜相结合的方法，使之能根据隆起量分布图直接得到残余应力的大小和方向，从而可以解决测量灵敏度低、外界干扰引入测量误差的问题。

主权项

一种残余应力测量方法，其基于压痕隆起并利用隆起量分布图得到残余应力，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)将测试金属材料测试点表面打磨至光滑，并进行清洁处理；2)将清洁过的金属材料用压痕制造装置以恒力施加静载，保持后卸载，得到球形压痕；3)用共聚焦显微镜对压痕表面进行三维立体成像，通过三维场高度信息还原得到表面隆起量高度信息；4)根据上述表面隆起度高度信息，通过如下公式计算出金属材料压痕点附近残余应力：${\sigma }_{\mathrm{res}-x}=\frac{\frac{s_0-s_y}{s_0}{C}_{12}-\frac{s_0-s_x}{s_0}{C}_{22}}{C_{12}{C}_{21}-C_{11}{C}_{22}}{\sigma }_Y$${\sigma }_{\mathrm{res}-y}=\frac{\frac{s_0-s_y}{s_0}{C}_{11}-\frac{s_0-s_x}{s_0}{C}_{21}}{C_{12}{C}_{21}-C_{11}{C}_{22}}{\sigma }_Y$其中，σ_res‑x为第一方向的残余应力，σ_res‑y为金属表面平面上与所述第一方向垂直的第二方向的残余应力，s_x为第一方向的最大隆起量，其中该第一方向为压痕中心与压痕周围最大隆起量所在点在金属表面投影点的连线方向，s_y为第二方向的最大隆起量，s₀为无残余应力下的压痕最大隆起量，σ_Y为材料的杨氏模量，C₁₁,C₁₂,C₂₁,C₂₂为常数。