盲孔法测曲面残余应力时释放系数的数值模拟

盲孔法是一种测试表层残余应力的高精度机械方法,但现行盲孔法标准的分析和研究都是基于大平板试样,对于待测部位像角焊缝或管表面等非平面的情况,表面形状会对残余应力测试造成多大的影响是文中研究的重点.在材料参数固定的情况下,形状因素直接影响应变释放系数a、b的变化.文中首先基于弹性力学,对比分析平面、凹凸球面模型的几何钻孔截面,发现三者的应力释放差异是由于应变片至孔边的距离D_h不同造成;随后通过ANSYS有限元模拟不同曲率的凹、凸球面模型的钻孔过程,以量化应力释放差异,该模拟结果与D_h随孔深变化的规律一致.另外,基于球面的a、b系数变化结果,提出了适用于包括柱面等所有曲面的a、b系数计算方案.

反向钻孔法应用于工件内表面残余应力测量的研究

针对现有应力测试难以准确获得工件内壁应力的问题,该文提出于内壁贴片测应变,由外壁钻入的反向钻孔法。应用有限元数值模拟反向钻孔过程,借助生死单元技术获得反向钻孔法测试所需要的应变释放系数 a,b;对比反向钻孔法、盲孔法和 X 射线衍射法对不同厚度钢板的同一测点测得的残余应力结果,以验证反向钻孔法的可行性和可靠度。模拟结果发现,a,b 系数与样品壁厚、孔径、剩余钻深均有关系,对此进一步归纳出适用于标准 ASTME837 中 A、B 型应变片的 a,b 系数赋值表。实验结果显示,不同测试方法间虽由于测试范围不同而存在差异,但大部分测试结果保持一致。综合模拟与实验结果,通孔法可以改善原先工件内壁应力测试难的问题,并提高内壁应力的测试精度。