通过对压痕过程进行理论分析, 基于能量法研究了残余应力测试原理和方法。通过张量分解, 推导了残余应力在压痕过程中所做的功;通过有限元分析, 总结了残余应力对压痕过程的影响;根据功与能量的关系, 建立了压痕功与残余应力之间的解析模型, 并推导了残余应力求解公式。结果表明: 残余应力对压痕加载的初始阶段影响很大, 但对加载的后半阶段和卸载过程的影响很小, 可忽略不计, 并且拉应力对压痕过程的影响明显大于压应力, 可以认为压痕在加载过程中是一个弹塑性的变形过程, 而在卸载过程中是弹性变形过程;试验证明了所建立的残余应力模型求解的残余应力是准确可靠的, 可以用于残余应力的测试。

所属栏目

残余应力国家火炬计划资助项目(2009GJC00017);上海市教委科研创新项目(12ZZ156)

收稿日期

2014/1/152014/10/10

作者单位

董达善:上海海事大学物流工程学院, 上海 201306
俞翔栋:上海海事大学物流工程学院, 上海 201306

备注

董达善(1956-), 男, 浙江宁波人, 教授, 博士。

引用该论文:

DONG Da-shan,YU Xiang-dong.Residual Stress Measurement Based on Energy Method[J].Materials for mechancial engineering,2014,38(12):92～96
董达善,俞翔栋.基于能量法的残余应力测试[J].机械工程材料,2014,38(12):92～96

被引情况:

【1】

金宏平, "压痕硬度测试技术中计算方法的改进",机械工程材料 40, 21-25(2016)
参考文献

【1】

李益华, 吴运新, 龚海, 等.应用X射线衍射法测定轴类工件中的残余应力［J］.机械工程材料, 2012, 36(7): 96-99.

【2】

孟宪陆, 陈怀宁, 林泉洪, 等.压痕应变法中压痕周围的应力应变分布规律［J］.焊接学报, 2008, 29(3): 109-112.

【3】

金宏平, 陈建国.基于能量法计算材料的弹性模量和压痕硬度［J］.机械工程材料, 2013, 37(9): 84-89.

【4】

郭荻子, 林鑫, 赵永庆, 等.纳米压痕方法在材料研究中的应用［J］.材料导报, 2011, 25(7): 10-14.

【5】

孙渊, 王庆明, 建辉, 等.残余应力影响压痕尺寸和隆起量的研究［J］.机械强度, 2009, 31(1): 63-67.

【6】

JOHNSON K L. Contact mechanics［M］.Cambridge, UK: Cambridge University Press,1985.

【7】

郭永泽. 微纳米压痕有限元仿真及压痕硬度计算方法研究［D］.哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2011.

【8】

LEE Y H, KWON D. Estimation of biaxial surface stress by instrumented indentation with sharp indenters［J］.Acta Mater, 2004, 52: 1555-1563.

【9】

BOUZAKIS K D, SKORDARIS G, MIRISIDIS J, et al. Determination of coating residual stress alterations demonstrated in the case of annealed films and based on a FEM supported continuous simulation of the nanoindentation［J］.Surface and Coatings Technology,2003, 174/175:487-492.

【10】

陈超, 潘春旭, 傅强.采用显微硬度压痕法测量微区残余应力［J］.机械工程材料, 2007, 31(1): 8-11.