專利名稱：一種測量彎管殘余應力的實驗裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字散斑相關和鉆孔技術相結合測量彎管殘余應力的裝置和方 法，屬于實驗力學、殘余應力檢測技術領域。
背景技術：
彎管在由直管加工而成的過程中，將受到來自各種外力作用與影響；當這些外力 消失之后，構件內(nèi)將產(chǎn)生塑性變形，塑性變形的影響使外力對構件的作用不能隨之而完全 消失，仍有部分作用與影響殘留在構件內(nèi)，由此彎管內(nèi)殘存了較大的殘余應力。目前對殘余 應力的測定主要使用電測鉆孔法，在要測構件上鉆一個孔，使構件在孔周圍的殘余應力得 到釋放，通過應變片測得應變的釋放量，從而反推殘余應力值，但是此種方法每次測量都要 貼應變片，工序較為繁瑣。數(shù)字散斑相關方法是一種基于物體表面散斑圖像灰度分析，從而 獲得物體運動和變形信息的新型光測方法。亟待開發(fā)一種數(shù)字散斑相關與鉆孔技術相結合 的方法，能更為方便地檢測殘余應力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測量彎管殘余應力的實驗裝置及方法，通過數(shù)字散斑相 關和鉆孔技術相結合的方法，使其能對主應力方向已知的彎管試件的殘余應力進行精確測量。本發(fā)明的技術方案如下一種測量彎管殘余應力的實驗裝置，其特征在于該裝置包括CCD相機、支架、電 動平移臺、含有數(shù)字散斑相關軟件的計算機、鉆孔裝置、照明用的冷光源，以及用于固定試 件的夾具；所述的CCD相機和冷光源設置在電動平移臺上方，且固定于支架上；支架在電動 平移臺上左右平移；所述固定試件的夾具設置在電動平移臺的一端；CCD相機和電動平移 臺通過控制線路與計算機連接。利用本發(fā)明可實現(xiàn)彎管殘余應力的測量，其特征在于該方法包括如下步驟1)在彎管表面噴上黑白相間的漆斑；2)利用夾具將彎管固定，使試件上的待測點所在的平面水平朝上；3)將CXD相機對準待測點，調(diào)節(jié)該CXD相機的位置和焦距，使待測點在CXD相機視 場的中間成清晰的圖像，標定每一毫米在圖像中對應多少個像素點，拍一幅照片；4)用電動平移臺移動支架，將CCD相機移開，在待測點處鉆一個小孔，然后使CCD 相機精確復位，再拍一幅照片；5)用數(shù)字散斑相關軟件計算出鉆孔前后的X方向和Y方向的位移場，得出小孔邊 緣兩個垂直方向上的張開位移；6)由張開位移利用下列公式反推試件被測點處的殘余應力假設Wtl和W9tl分別為X方向禾Π Y方向的張開位移，計算張開位移區(qū)域到待測孔中 心的距離為r，則X方向主應力ο x，Y方向主應力ογ分別為權利要求
1.一種測量彎管殘余應力的實驗裝置，其特征在于該裝置包括CCD相機(1)、支架 O)、電動平移臺(3)、含有數(shù)字散斑相關軟件的計算機G)、鉆孔裝置(5)、照明用的冷光源 (7)，以及用于固定試件的夾具(8)；所述的CCD相機(1)和冷光源(7)設置在電動平移臺 上方，且固定于支架( 上；支架在電動平移臺上左右平移；所述固定試件的夾具(8)設置 在電動平移臺的一端；C⑶相機(1)和電動平移臺( 通過控制線路與計算機(4)連接。
2.采用如權利要求1所述裝置的一種測量彎管殘余應力的方法，其特征在于該方法包 括如下步驟1)在彎管表面噴上黑白相間的漆斑；2)利用夾具將彎管固定，使試件上的待測點所在的平面水平朝上；3)將CXD相機對準待測點，調(diào)節(jié)該CXD相機的位置和焦距，使待測點在CXD相機視場的 中間成清晰的圖像，標定每一毫米在圖像中對應多少個像素點，拍一幅照片；4)用電動平移臺移動支架，將CCD相機移開，在待測點處鉆一個小孔，然后使CCD相機 精確復位，再拍一幅照片；5)用數(shù)字散斑相關軟件計算出鉆孔前后的X方向和Y方向的位移場，得出小孔邊緣兩 個垂直方向上的張開位移；6)由張開位移利用下列公式反推試件被測點處的殘余應力假設Wtl和W9tl分別為X方向和Y方向的張開位移，數(shù)字散斑計算區(qū)域中心距鉆孔中心 的距離為r，則X方向主應力σχ，Y方向主應力ογ分別為
全文摘要
一種測量彎管殘余應力的實驗裝置及方法，屬于實驗力學、殘余應力檢測技術領域。本發(fā)明采用數(shù)字散斑相關和鉆孔技術相結合的方法，用CCD相機拍攝彎管鉆孔前后的照片，用數(shù)字散斑技術測出鉆孔前后圓孔兩端的張開位移，對主應力方向確定的彎管試件的殘余應力進行測量，從而得出殘余應力。本發(fā)明采用的數(shù)字散斑相關技術是非接觸測量，和傳統(tǒng)電測方法相比，省去了每次都要貼應變片的繁瑣工序，更為方便簡單；對于彎管殘余應力的測量，本發(fā)明相比傳統(tǒng)方法添加了圓柱修正項，使得到的結果更為精確。
文檔編號G01L1/24GK102052981SQ20111003189
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權日2011年1月28日
發(fā)明者劉檢華, 姚學鋒, 方岱寧, 殷雅俊, 陳濤, 馬寅佶 申請人:清華大學