不同布氏壓頭尺寸下殘余應(yīng)力與壓痕隆起量的定量關(guān)系研究.pdf

1、在許多工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，殘余應(yīng)力的存在對結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和壽命有著重大影響。本課題組提出壓痕隆起量測量法不僅能獲得殘余應(yīng)力的大小還可判斷其方向。但是壓痕法會對試件表面產(chǎn)生微損傷，其損傷程度依賴于壓頭尺寸，另外減小壓頭直徑還能減小壓痕法所施加的載荷，以期實現(xiàn)壓痕儀器的小型化。因此，本文重點研究了不同布氏壓頭直徑下壓痕隆起量和殘余應(yīng)力的關(guān)系，并用壓痕實驗來驗證有限元計算結(jié)果，標(biāo)定出二維殘余應(yīng)力與壓痕隆起量的關(guān)系。
　　首先，本文對三種不

2、同布氏壓頭尺寸2mm、1mm、0.7mm進(jìn)行有限元仿真，在不同組合的單軸殘余應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行大量的計算分析。單軸下總結(jié)出壓痕最大隆起量和殘余應(yīng)力呈雙線性的定量關(guān)系，隨著壓頭直徑變小，雙線性的線性斜率變大，線性關(guān)系趨于平緩，得到殘余拉應(yīng)力使隆起量減少，殘余壓應(yīng)力使隆起量增加的一般規(guī)律。
　　其次，將X軸殘余應(yīng)力設(shè)為-100MPa和100MPa，Y軸殘余應(yīng)力在-200MPa到200MPa之間變化的不同組合的雙軸殘余應(yīng)力狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)在此狀態(tài)

3、下壓痕最大隆起量和殘余應(yīng)力雙線性關(guān)系依然存在，并擬合出雙線性的表達(dá)式。得出X軸方向的殘余應(yīng)力大于Y軸方向殘余應(yīng)力時，X軸方向最大隆起量大于Y軸方向的最大隆起量的結(jié)論。研究發(fā)現(xiàn)最大隆起量方向與平面最大主應(yīng)力方向相同，給出了殘余應(yīng)力方向的判別依據(jù)。
　　接著，本文設(shè)計和搭建了能提供單軸和雙軸預(yù)應(yīng)力的實驗裝置平臺。為了減小試件的損傷程度，減小施加載荷，選用壓頭直徑為1.0mm的布氏壓頭。將布氏壓頭固定在萬能試驗機(jī)上，壓頭垂直于試件上表面