屈服狀態(tài)下盲孔法測量殘余應(yīng)力應(yīng)變釋放系數(shù)的數(shù)值模擬.pdf

1、盲孔法測量殘余應(yīng)力計算公式是在彈性條件下推導(dǎo)出來的，而有些構(gòu)件中存在著很大的殘余應(yīng)力，已達(dá)到或超過材料的屈服極限σs，比如一些大型的焊接件，如橋梁、船舶等。這些構(gòu)件在使用過程中，發(fā)生意外的破壞事故時，除了材料本身的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度因素外，多數(shù)是由于構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力的影響造成的。因此，對屈服狀態(tài)下的殘余應(yīng)力測量技術(shù)和計算方法進(jìn)行研究，意義非常重大。
　　 為了測量構(gòu)件屈服狀態(tài)下的殘余應(yīng)力，必須對盲孔法進(jìn)行修正，以消除孔邊塑性變形對測量精

2、度的影響。本文介紹了幾種孔邊塑性修正方法。通過建立有限元模型，采用基于孔邊形狀改變比能S的A、B系數(shù)修正法，使盲孔法測量焊接殘余應(yīng)力的精度得到提高，并且擴(kuò)大了應(yīng)力值的測量范圍。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　 1、根據(jù)盲孔法測量殘余應(yīng)力的基本原理，標(biāo)定應(yīng)變釋放系數(shù)A、B值。有限元模擬標(biāo)定的A、B值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常接近，A值誤差小于6.56％，B值誤差小于0.74％，可知利用有限元模擬法對應(yīng)變釋放系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定是可行的。
　　

3、2、對建立的有限元模型施加較大的應(yīng)力，當(dāng)S＞0.34時孔邊開始屈服，對S＞0.34的應(yīng)變釋放系數(shù)與S的關(guān)系圖進(jìn)行線性回歸分析，得到用盲孔法測量屈服狀態(tài)下的殘余應(yīng)力時，孔邊發(fā)生塑變后應(yīng)變釋放系數(shù)的修正公式。經(jīng)塑性修正，修正應(yīng)力和施加應(yīng)力之間的偏差均小于7.3％，較未修正前的計算應(yīng)力和施加應(yīng)力之間的偏差大幅減少。通過建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證，可知結(jié)合有限元數(shù)值計算的基于孔邊形狀改變比能S的A、B系數(shù)修正法簡單易行、精度高，適合于

4、實(shí)際的工程應(yīng)用。
　　 3、采用有限元模擬法詳細(xì)研究了不同的孔深與孔徑比對應(yīng)變釋放系數(shù)A、B值的影響。通過分析可知，當(dāng)某個構(gòu)件的厚度較厚，可采用盲孔法進(jìn)行標(biāo)定并修正它的應(yīng)變釋放系數(shù)A、B值，此時所選的孔深與孔徑比h/d等于1.25，這樣所得A、B值比較準(zhǔn)確。由于有限元運(yùn)算軟件的強(qiáng)大功能，根據(jù)它對盲孔法模型的模擬，可以得到每一個節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變值，因此應(yīng)變釋放系數(shù)可以通過應(yīng)變計中點(diǎn)應(yīng)變法、應(yīng)變計中點(diǎn)應(yīng)力法和平均應(yīng)變法三種方法去標(biāo)定