基于压痕功的加工表面残余应力测试实验

发布时间：2025-02-11 16:01

　　 可调距螺旋桨的加工表面质量对其高服役性能和长寿命服役具有直接而重要的影响。本文开展加工表面残余应力测量和数据处理的研究,采用基于压痕功的残余应力测量方法及神经网络求解算法,针对镍铝青铜材料力学性能,由有限元仿真分析得到关系数据库,训练神经网络,实现对镍铝青铜材料加工残余应力的求解。通过对镍铝青铜加工试件残余应力测量数据的计算与分析评价,开展了不同加工参数对残余应力影响规律的实验测量研究。通过测量实验与数据分析,获得了不同刀路下残留高度及机床不同转速与残余应力间的关系。测试实验表明:基于压痕功残余应力测试方法能评价不同加工参数下镍铝青铜材料的残余应力状态,可为实际加工生产提供工艺参数优化指导。

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【部分图文】：

图1 典型压痕载荷-位移曲线

式中：hm为最大压痕深度，且卸载功为任意一点的应力状态可以使用对称矩阵Σij来表示，该矩阵也就是应力张量。根据塑性变形理论，应力张量可分为球张量和应力偏张量：

图2 加载曲线随应力状态的变化图

等效于Z方向给材料施加的压力σz=-σa，则该过程中式（5）中的第一项静水压力为0。如图2所示，假设材料在无应力状态下压入深度为ht时，对应的接触面积为Ac。则有材料单元从C到B过程中有

图3 残余应力计算流程

使用经过改装的慢应变拉伸试验机对加工工件进行压痕试验，测量两组不同残留高度的平板工件，得到了镍铝青铜载荷位移数据，计算出残余应力大小。工件材料为铸造铜合金ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，主要化学成分见表2。加工机床为拓璞VMC-C50五轴加工中心，刀具为仿形铣刀，直径25mm，....

图4 残余应力计算程序界面

工件1，如图5所示，加工过程中铣刀转速458r/min，每齿进给量0.09mm，铣削宽度为2mm，剪切角为25°。使用CAM软件进行刀路规划时是使用残留高度来设置加工参数，所以实际加工中输入变量是残留高度，编号001对应0.03mm，编号002对应0.09mm，编号00....

本文编号：4033502