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材料弹塑性阶段性能及表面残余应力的测试

材料弹塑性阶段性能及表面残余应力的测试. 关雪涛 张莉 苏争争 侯琳. 研究目的. 研究材料在不同阶段的性能及其表面残余应力情况. 研究内容. 测定材料弹塑性阶段应力应变情况 探讨泊松比 μ 在弹塑性阶段的变化 测定表面残余应力 磁记忆法测应力集中. 仪器设备. DH3818 型静态数字应变仪 测力仪 加载小车 抛光机 《X-95 型 》X 射线应力测试仪. P/2. P/2. 5.5. 40. 80. 40. 29.8. 试件尺寸及加载位置. 单位： mm. 贴片方案. A. 2. 1. 4. 5.

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材料弹塑性阶段性能及表面残余应力的测试

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Presentation Transcript

  1. 材料弹塑性阶段性能及表面残余应力的测试 关雪涛 张莉 苏争争 侯琳

  2. 研究目的 研究材料在不同阶段的性能及其表面残余应力情况

  3. 研究内容 • 测定材料弹塑性阶段应力应变情况 • 探讨泊松比μ在弹塑性阶段的变化 • 测定表面残余应力 • 磁记忆法测应力集中

  4. 仪器设备 • DH3818型静态数字应变仪 • 测力仪 • 加载小车 • 抛光机 • 《X-95型》X射线应力测试仪

  5. P/2 P/2 5.5 40 80 40 29.8 试件尺寸及加载位置 单位：mm

  6. 贴片方案 A 2 1 4 5 B 3

  7. 贴片位置 P/2 P/2 A B

  8. 研究结果： 2 1 A 5 4 3 B 载荷P与应变ε关系

  9. 但理论上为： 235MPa • Pe=3000N,Pmax=3700N,Pmax=1.23Pe

  10. 可以看到材料在不同阶段的特性不同，而对于材料的一个重要参数泊松比μ又会有怎样的变化呢？可以看到材料在不同阶段的特性不同，而对于材料的一个重要参数泊松比μ又会有怎样的变化呢？

  11. 理论上指出： μ在弹性 范围内其为常数，金属材料为μ=1/4~1/3。进入塑性变形后， μ不断增大，最大约为0.5

  12. 由理论公式： 可算出μ值 由此得到μ随载荷P变化情况

  13. μ在弹塑性区的变化 ○

  14. 由研究结果我们证明了理论的正确性。

  15. 残余应力工程背景

  16. 当 1.弹性阶段 1 － z ＋ 2 残余应力理论分析模型 梁表面进入屈服状态， 弯矩为弹性极限弯距

  17. 2.梁继续加载，整个截面全部屈服 － 弯距为塑性极限弯距 ＋ 梁出现塑性绞。

  18. 塑性绞

  19. 3.卸载相当于加反弯矩 ＋ － 卸载应力按弹性规律：

  20. 4.载荷为0,梁产生不恢复的塑性变形, 残余应力为加、卸载应力之和： ＋ － ＋ － 残余应力

  21. 残余应力的测定 • 《X-95型》X射线应力测试仪

  22. ＋ － ＋ － 残余应力随深度变化曲

  23. 理论与实际值比较 • 由于Pu=1.23Pe，所以 实际值为：100MPa(上）；-120MPa（下）

  24. ＋ － ＋ － 试件的残余应力 由实验可验证金属材料经塑性加工成型后，表面留有残余应力，其方向与原弯曲应力方向相反。 r '

  25. 构件产生损坏的主要来源是应力集中区，在那里腐蚀疲劳和蠕变发生的最激烈。 金属磁记忆法的主要任务是检测被测对象中具有应力集中的最危险的部位和工件。

  26. 由于试件受载荷及支撑，必定会队试件表面有一定的影响，为研究这方面情况，我们应用磁记忆法测量了其表面的应力情况由于试件受载荷及支撑，必定会队试件表面有一定的影响，为研究这方面情况，我们应用磁记忆法测量了其表面的应力情况

  27. 金属磁记忆法测应力集中 应力集中探测仪

  28. 探测仪的扫查装置

  29. 11mm 磁记忆曲线

  30. P/2 P/2 40 80 40 11.5mm

  31. 金属磁记忆法的特点： • 完成疲劳损坏的早期诊断，寿命评估和设备可靠性的预测。 • 测定被检测对象即将产生裂纹的位置和方向

  32. 结论 • 试件为45钢或50钢 • 泊松比μ在弹塑性阶段不是常量 • 打磨会对试件表面残余应力造成影响

  33. 谢谢大家

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