磁测应力传感器的有限元仿真

铁磁性材料构件在使用过程中,应力集中易导致构件失效乃至安全事故的发生,针对此问题,设计了一种U型探头磁测应力传感器,并通过COMSOL软件进行了有限元分析。该设计采用U型探头作为传感器与被测钢板形成闭合回路,将磁信号转化为电信号输出,利用COMSOL仿真软件建立传感器模型进行三维有限元分析,对主要影响参数进行仿真研究,根据仿真结果选出最优参数,以为硬件设计提供理论依据,并最终制作出了硬件实物。     

残余应力测试仪的研制

针对目前国内钻孔法测残余应力需由专业人员使用静态应变仪现场测得应变值编程计算获得残余应力，非专业工程技术人员往往不能测量残余应力问题，研制了集残余应变测试、计算、显示、打印于一体的残余应力测试仪。简要介绍了研制的残余应力测试仪的硬件电路、用汇编语言编辑的残余应力计算程序、残余应力测试仪控制软件。通过调试证明，研制的残余应力测试仪运行稳定，其测量误差小于4.4％。非专业的工程技术人员可以方便使用它进行残余应力测量。     

冷轧辊的超声应力检测

轧辊内部不均匀分布的残余应力是造成轧辊失效的原因之一,因此,定量无损测量轧辊内残余应力的分布状态非常重要。为提高检测精度,消除探头斜楔块与被测轧辊之间温度差异对检测结果的影响,采用一发两收模式,基于临界折射超声纵波,检测冷轧辊表面的残余应力。结果表明,超声应力检测技术可应用于冷轧辊表面残余应力检测。     

T型焊接试件焊接残余应力分布的测定

为了掌握钢结构中焊接残余应力的具体分布状态,采用基于逆磁致伸缩效应原理的无损检测方法,利用磁测应力仪对T型焊接试件焊缝附近不同层深处的焊接残余应力进行了实际测量,得到了距焊件表面1、1.5和2 mm三个不同层深的焊接残余应力分布规律,并和基于有限元法的数值模拟计算结果进行了对比分析.结果表明,焊缝附近区域残余应力较大,随着层深的增加,横向和纵向残余应力均由压应力逐渐过渡为拉应力,而纵向残余应力在远离焊缝中心的区域内,则改由拉应力过渡为压应力.     

结构钢残余应力的电磁法测量优化研究

采用万能试验机、金相显微镜、X射线衍射仪及电磁应力仪，研究了电磁法测残余应力灵敏系数与层深之间的关系， 对相应工件不同层深残余应力进行测量，并提出了使用线性拟合法取得更合适的灵敏系数，最后使用X射线衍射法进行了验证。结果表明：灵敏系数随着层深增加，先增大后减小；工件近表层残余应力分布与深层有着显著区别，在0.6 mm以上更深层处的残余应力差异较小；使用线性拟合法取得的灵敏系数更加契合实际灵敏系数，能一定程度上减小电磁法测量误差。     

基于临界折射纵波的表面残余应力测试方法

针对成形加工表面存在残余应力的问题,从临界折射纵波的特性着手,分析了临界折射纵波与应力的关系,阐述了临界折射纵波应力测量的基本原理和测试方法.采用"一发两收"的探头布置形式,先对被测材料的应力常数加以标定,再测试表面残余应力.测试试验结果表明,达到了测试表面残余应力的目的.该测试方法原理简单,设备轻便,且能够保证较高的精度,可实现现场或在役检测.     

在用油管剩余壁厚检测方法

提出采用主磁通与漏磁通相结合的方法检测在用油管剩余壁厚的方法。分析了检测原理，介绍了检测传感器的设计。检测时，沿油管周向磁化被测管段，油管螺旋前进，检测探头固定，主磁通用于测量油管的大面积剩余壁厚，漏磁通用于测量小面积壁厚变化，两种不同信号可用软件进行滤波区分，最终达到精确检测剩余壁厚的目的。试验表明了该方法可用于油管剩余壁厚分类。     

盲孔法测量残余应力的钻削加工应变

采用一种新的钻孔标定方法－有应力钻孔标定法，研究了盲孔法测量残余应力过程中外加应力与钻削加工应变的关系。结果表明，加工应变的大小不仅与应力水平有关，而且与应力性质有关，试验获得的钻孔加应变εｐｍ与钻孔释放应变△ε之间的关系为一简单的线性关系：εｑｍ＝ａ△ε＋ｂ，式中ａ，ｂ为测量系数，与钻孔方法，被测材料等因素有关。本关系的获得使得采用刃具钻孔测量残余应力的精度有很大提高。     

应力对漏磁信号的影响

根据最新力磁理论，使用微型霍尔探头对R3碳钢进行漏磁检测。分析了在弱磁场和强磁场下施加应力后材料的漏磁信号变化。指出残余应力作用下中碳钢的漏磁信号会发生剧烈变化以及应力和漏磁信号之间的联系。预言了对应力集中进行漏磁检测的可行性。     

一种测量硬质薄膜残余应力的新方法

提出了一种测量硬质薄膜残余应力的新方法--剥层曲率半径法,并设计了一套光杠杆系统,可以精确测量镀膜洋品因薄膜存在残余应力而造成试片弯曲的曲率半径,从而计算出薄膜的残余应力.通过对仪器测量误差的考察和电弧离子镀(Ti,Al)N薄膜残余应力的测定,证明了该方法的有效性.     

单晶结构残余应力的X射线衍射分析技术

准确测定单晶材料残余应力是控制和调整单晶构件中残余应力的前提。基于弹性力学对单晶材料弹性模量与对应衍射晶面的关系进行理论分析,建立立方单晶材料的残余应力分析模型,并提出具体试验方法,以DD3单晶叶片为例,进行试验验证。结果表明：不同衍射晶面的弹性模量受独立弹性柔度系数、取向系数影响,DD3单晶叶片表面应力模型计算值与实测值间相对误差在20 MPa范围内。这种X射线衍射残余应力测定方法测定的残余应力值可靠性较高,为工程应用中测定立方单晶残余应力提供了理论依据和试验基础。     

轮廓法测量残余应力研究进展

轮廓法是一种基于截面解剖法的残余应力测量方法,可以获得目标平面法向的残余应力二维分布云图。经过20多年的发展与完善,轮廓法已经被广泛应用在航空航天、核电、高端装备制造等许多重要领域,尤其适用于焊接件、金属连接件和异型工件的残余应力测量。文中详细介绍了轮廓法测量的优势,分析了轮廓法测量的理论依据、测量步骤、误差修正、拓展应用、试验验证及研究热点,深入探究在一次切割轮廓法测量基础上发展起来的多次切割轮廓法、断裂轮廓法和X射线衍射法的叠加测量、近表面残余应力轮廓法测量等方法,这些方法克服了常规轮廓法测量断面应力、近表面应力方面的技术限制,可获得工程结构件的三维残余应力分布,针对不同的工程应用需求调整切割方法及测量方案以提供技术支持,拓展了轮廓法测量的应用范围。该文旨在为国内的同行提供参考,助力轮廓法在国内科学研究和工程应用方面的推广应用。 创新点： (1)对比常用的工程残余应力测量方法,明晰轮廓法测量的技术优势及其适用范围。(2)分析轮廓法测量过程中可能引入的试验误差,提出相对应的解决方法。(3)拓展轮廓法的应用范围以满足三维应力测量需求。     

压痕应变法测量焊缝应力时的近似修正方法

压痕应变法作为近年来出现并已得到工程应用的一种新型残余应力测量技术,正在受到日益重视.目前通过应变增量计算残余应力的方法仍然是通过事先试验标定,测量超强或低强匹配焊缝中的残余应力时采用的仍然是母材的标定系数,因而会带来严重误差.首先对压痕周围物理变形场进行了相应分析,继而提出一种计算焊缝残余应力的近似修正方法,从而使焊缝应力的测量精度大大提高.     

Measurement of residual stress in steel using the magnetic Barkhausen noise technique

Surface residual stresses on a structural beam steel sample were evaluated using a non-destructive technique based on the measurement of surface magnetic Barkhausen noise (MBN). MBN measurements were performed using a high resolution probe consisting of a small magnetic read head mounted between the poles of a ferrite U-core magnet. Applied stress magnitudes were correlated to MBN energy levels for calibration purposes. MBN energy measurements were done at various locations on the steel sample. The magnitude of the residual stress component along the sample beam axis was evaluated across the width of the beam using these calibration curves. The range of sensitivity of the MBN signal to stress as defined by the calibration curves was limited by the direction of easy magnetization. The effect of stress on the MBN signal was interpreted in terms of the active 180° domain wall population. The validity of the residual stress results was confirmed experimentally using conventional methods: cutting and sectioning and hole drilling. Possible sources of residual stresses and their distribution on the structural steel specimen are discussed.     

钛合金侧铣加工残余应力与变形研究北大核心

为研究加工残余应力对钛合金薄壁结构变形的影响,利用有限元软件建立2D切削模型,分析每齿进给量与刀具刃口半径对加工表面残余应力的影响。利用切削仿真得到的残余应力对薄壁件进行变形仿真分析;分别以每齿进给量0.06、0.08 mm进行闭腔侧铣试验。结果表明:与实测值相比,仿真表面残余应力误差约为20%、最大变形量误差约为12%。所提方法具有一定的可靠性与可行性。     

残余应力测量研究现状综述

针对残余应力测量的重要性,对其测量方法进行综述和展望。阐述传统的残余应力测量方法的原理及应用情况,包括传统机械释放法和非破坏性无损伤测量法;主要介绍几种新型的残余应力测量方法及其原理;并指出残余应力的测量技术正朝着无损、在线测量、绿色等方向发展。     

3003铝合金X射线法表面残余应力的检测

采用X射线衍射法测量铝合金3003基体材料表面残余应力中用到的衍射角.试验中,将等强度梁加载后表面产生的应力假设为“表面残余应力”,用传统电测法和X射线法分别测量加载后铝合金3003等强度梁的应力值.以电测值为参照,考察X射线法在衍射角为142°和156°时的应力测量值,并对其进行对比分析.试验表明,衍射角为142°时的测量结果存在非测量不当引起的测量非线性点.因此,X射线测铝合金3003宏观表面残余应力的最佳衍射角为156°.     

300km/h高速列车车体残余应力超声波法无损测量

高速列车车体采用铝合金焊接结构,高速列车起动快和制动,交会对接和出入隧道,车体承受应力复杂,车体残余应力分布迫切需要关注.基于声弹性效应,超声波可以无损检测出结构内部应力.开发了超声波法焊接残余应力测量系统,克服了传统应力测量方法费时耗力、破坏、体积庞大等缺点.对高速列车车体侧墙部位的焊接残余应力进行了实时快速无损测量,为服役状态下高速列车车体结构安全评估和疲劳寿命预测奠定了基础.提出了焊接结构安全评定虚拟样机的工程应用设想.     

Assessment of residual stress of welded structural steel plates with or without post weld rolling using the contour method and neutron diffraction

The post-welding rolling technique was used to modify the welding residual stress profile of butt joints of S355 structural steel. Two different residual stress measurement techniques were used: contour method and neutron diffraction. A good agreement between the results of both measurement techniques was found, illustrating the capability of the contour method to provide data otherwise available only using costly neutron and synchrotron radiation. The effect of post-weld roller tensioning on residual stress consisted in a substantial change in residual stress profile, with the large tensile stresses along the weld seam becoming compressive     

基于弹性模量变化的7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接残余应力测试

采用虚拟仪器和NI数据采集卡搭建了一种以小孔法为核心的残余应力测试系统,分析了7A52铝合金VPPA-MIG复合焊后残余应力的分布情况. 为降低弹性模量误差对最终测量结果的影响,通过实测复合焊接接头不同区域的弹性模量,拟合弹性模量随测量点位置变化的曲线来修正弹性模量误差. 针对10 mm厚7A52铝合金板材,完成了VPPA-MIG复合焊接残余应力测试试验. 结果表明,焊缝两侧各区域上的残余应力分布基本关于焊缝对称,熔合区出现最大拉应力,最大横向残余应力σ_y与纵向残余应力σ_x分别为118和223 MPa. 从熔合区至热影响区,残余应力均为拉应力,逐渐减小且高于焊缝中心的残余应力. 与单MIG焊相比,复合焊的最大横向残余应力与纵向残余应力大于MIG焊,但高应力区比MIG焊窄.