金属材料残余应力的压入表征方法研究

发布时间：2023-03-06 17:35

　　金属材料在制造、加工和表面处理的过程中都会不同程度地引入残余应力,而这些被引入的残余应力不但对材料服役性能(抗裂纹强度、抗疲劳强度、耐腐蚀性、静力强度等)有着重要影响,而且还影响着材料构件的尺寸稳定性和结构的安全性。因此,对工程材料表面的残余应力进行精确测量具有重大意义。本文主要研究内容如下:(1)建立了二维数值模型,获得了残余应力与材料屈服应力比值(σ_r/σ₀)与压痕卸载后弹性恢复比(h_e/h_max)之间关系式;应用压痕卸载功获取被压材料的弹性模量、屈服强度和硬化指数等参数,相对误差均在6%以内。(2)设计并制作了残余应力加载装置,可实现单轴和等双轴的应力加载,为模拟多种残余应力状态的实验研究奠定了基础。实验结果表明,在主应力方向上,隆起高度与应力大小成正比。(3)建立了计算单轴和等双轴残余应力与最大隆起高度之间关系的有限元模型,分析了材料屈服强度、硬化指数以及接触条件对压痕形貌的影响;计算结果与实验研究相一致,两者的平均误差约为10%,表明该模型的有效性和可靠性。(4)提出了基于压痕隆起形貌的非...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1.绪论
    1.1 研究背景
    1.2 残余应力
        1.2.1 残余应力的定义及产生原因
        1.2.2 残余应力的分类
    1.3 残余应力对工程构件的影响
        1.3.1 残余应力对构件疲劳性能的影响
        1.3.2 残余应力对构件抗应力腐蚀开裂性能的影响
        1.3.3 残余应力对构件加工精度和尺寸稳定性的影响
    1.4 残余应力的测试方法
        1.4.1 残余应力的有损测量方法介绍
        1.4.2 残余应力的无损测量方法介绍
    1.5 压痕法测量残余应力介绍
    1.6 本文研究内容
2.基于载荷-位移曲线的残余应力测试方法研究
    2.1 基本假设
    2.2 数值模型建立
    2.3 基于载荷-位移曲线对材料参数的识别
    2.4 基于压痕载荷-位移曲线对残余应力计算分析
    2.5 本章小结
3.基于压痕隆起量的单向残余应力测试方法研究
    3.1 模型的建立
    3.2 材料参数对压痕隆起量的影响
    3.3 单向残余应力的模拟研究
    3.4 单向残余应力的实验研究
    3.5 讨论
    3.6 本章小结
4.基于压痕隆起量的等双轴残余应力测试方法研究
    4.1 三维模型的建立
    4.2 三维单元类型的选择
    4.3 三维有限元分析
    4.4 等双轴残余应力的模拟研究
    4.5 等双轴残余应力的实验研究
        4.5.1 试样尺寸设计
        4.5.2 实验结果
        4.5.3 等双轴残余应力实验结果分析
    4.6 讨论
    4.7 本章小结
5.基于压痕隆起量的非等双轴残余应力测试方法研究
    5.1 非等双轴残余应力建模
    5.2 非等双轴残余应力的设置
    5.3 结果分析
    5.4 讨论
    5.5 本章小结
6.总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究生期间的成果



本文编号：3757086