本發(fā)明屬于金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力及表面硬度檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，新材料、新工藝不斷出現(xiàn)，核電設(shè)備、風(fēng)電和飛機(jī)等要求超長服役壽命，因此對產(chǎn)品性能、壽命和可靠性的要求愈來愈高。研究表明金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力對產(chǎn)品重要結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力腐蝕和疲勞壽命起主要作用。

殘余應(yīng)力是存在于金屬構(gòu)件內(nèi)部且在整個(gè)構(gòu)件內(nèi)部保持平衡的應(yīng)力，分為殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力兩種。殘余應(yīng)力的存在，一方面會(huì)降低金屬構(gòu)件的強(qiáng)度，使金屬構(gòu)件在加工制造過程中產(chǎn)生變形和開裂等缺陷；另一方面又會(huì)在加工制造完成后的自然釋放過程中使金屬構(gòu)件的尺寸發(fā)生變化，使其疲勞強(qiáng)度、應(yīng)力腐蝕等性能降低。另外，當(dāng)金屬在役構(gòu)件的殘余應(yīng)力不方便檢測，不能對金屬在役構(gòu)件的使用壽命進(jìn)行及時(shí)分析，保證金屬在役結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全。因此，殘余應(yīng)力的測量，對于確保金屬結(jié)構(gòu)件的安全性和可靠性方面具有非常重要的意義。目前，常采用機(jī)械測量法和物理測量法兩大類方法對金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力進(jìn)行測量。經(jīng)分析后，傳統(tǒng)的殘余應(yīng)力測試方法存在如下缺點(diǎn)：

第一，對于機(jī)械測量方法，是采用機(jī)械方法將金屬構(gòu)件中的殘余應(yīng)力進(jìn)行釋放，通過測量殘余應(yīng)力釋放前后的應(yīng)力變化來測量殘余應(yīng)力。該類方法主要包括盲孔法、分割切條法、剝層法等。這類方法檢測效率低，對金屬構(gòu)件的損傷較大，且不能對在役構(gòu)件的殘余應(yīng)力進(jìn)行分析；第二，對于物理測量方法，是基于金屬構(gòu)件在殘余應(yīng)力作用下，其晶粒的物理特性發(fā)生改變，采用物理方法測量其物理特性的變化量來測量殘余應(yīng)力。物理測量方法主要包括X射線衍射法、中子衍射法、磁性法、超聲波法等。該類方法雖然對金屬構(gòu)件沒有損傷，但這類方法所采用的設(shè)備一般比較昂貴，操作比較復(fù)雜。因此，但現(xiàn)如今，市面上還未出現(xiàn)一套能對金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力及表面硬度關(guān)系進(jìn)行測試的專用測試設(shè)備，建立金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度的關(guān)系，為通過金屬構(gòu)件的表面硬度研究金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力提供參考依據(jù)，解決現(xiàn)有的金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置不同程度地存在使用操作復(fù)雜、測試效率低、測試精度低等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且使用操作簡便、使用效果好，能簡便、快速完成金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力與表面硬度測試，建立金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度的關(guān)系，為通過金屬構(gòu)件的表面硬度研究金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力提供參考依據(jù)，并且測試精度和效率高。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置，其特征在于：包括測試機(jī)架、安裝在所述測試機(jī)架上且對被測試構(gòu)件進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬測試的殘余應(yīng)力模擬測試裝置、安裝在所述殘余應(yīng)力模擬測試裝置上方且對被測試構(gòu)件表面硬度進(jìn)行測試的硬度檢測模塊以及對所述殘余應(yīng)力模擬測試裝置和所述硬度檢測模塊進(jìn)行監(jiān)控的監(jiān)控裝置，所述被測試構(gòu)件為金屬構(gòu)件，且所述被測試構(gòu)件呈水平布設(shè)；

所述殘余應(yīng)力模擬測試裝置包括安裝在所述測試機(jī)架上的底座、安裝在所述底座上且對被測試構(gòu)件進(jìn)行定位的定位機(jī)構(gòu)、對被測試構(gòu)件進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬加載的加載機(jī)構(gòu)和對被測試構(gòu)件的殘余應(yīng)力模擬加載量進(jìn)行檢測的殘余應(yīng)力檢測模塊，所述定位機(jī)構(gòu)包括對被測試構(gòu)件的一端進(jìn)行定位的第一定位機(jī)構(gòu)和對被測試構(gòu)件的另一端進(jìn)行定位的第二定位機(jī)構(gòu)；

所述底座為凹形底座，所述底座包括水平安裝在所述測試機(jī)架上的水平部、垂直安裝在水平部一端的第一垂直部和垂直安裝在水平部另一端的第二垂直部；

所述第一定位機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在被測試構(gòu)件的一端上側(cè)面的第一壓板和穿設(shè)在被測試構(gòu)件的一端與第一壓板中且將被測試構(gòu)件的一端固定在第一垂直部上的第一定位銷，所述第二定位機(jī)構(gòu)包括位于被測試構(gòu)件的另一端下側(cè)面且能沿底座水平方向左右移動(dòng)的移動(dòng)滑塊、設(shè)置在被測試構(gòu)件的另一端上側(cè)面的第二壓板和穿設(shè)在被測試構(gòu)件的另一端與第二壓板中且將被測試構(gòu)件的一端固定在移動(dòng)滑塊上的第二定位銷；所述加載機(jī)構(gòu)包括對被測試構(gòu)件進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬加載且能帶動(dòng)移動(dòng)滑塊沿底座水平方向左右移動(dòng)的加載塊、穿設(shè)在加載塊與第二垂直部中的絲桿和安裝在絲桿一端驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，所述絲桿與第二垂直部之間套裝有絲桿螺母，所述加載塊的下側(cè)面與底座的上側(cè)面相貼合且能沿底座的長度方向左右移動(dòng)，所述殘余應(yīng)力檢測模塊套裝在絲桿上且其位于移動(dòng)滑塊與加載塊之間，所述殘余應(yīng)力檢測模塊的左側(cè)面與移動(dòng)滑塊之間和殘余應(yīng)力檢測模塊的右側(cè)面與加載塊之間均為緊密接觸；

所述監(jiān)控裝置包括數(shù)據(jù)處理控制模塊以及分別與數(shù)據(jù)處理控制模塊連接的存儲(chǔ)器和顯示器，所述殘余應(yīng)力檢測模塊和所述硬度檢測模塊均與數(shù)據(jù)處理控制模塊連接，所述驅(qū)動(dòng)器由數(shù)據(jù)處理控制模塊進(jìn)行控制且其與數(shù)據(jù)處理控制模塊連接。

上述的金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置，其特征在于：所述第一垂直部和所述移動(dòng)滑塊之間設(shè)置有夾持機(jī)構(gòu)，所述夾持機(jī)構(gòu)包括對被測試構(gòu)件下部進(jìn)行夾持的夾持塊、安裝在夾持塊前后兩側(cè)的輔助支撐板和與夾持塊相配合且能沿底座寬度方向前后移動(dòng)的斜槽滑塊，所述夾持塊的底部為與斜槽滑塊相配合的斜面，所述斜槽滑塊的后側(cè)安裝有頂板。

上述的金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置，其特征在于：所述斜槽滑塊的前側(cè)安裝有手動(dòng)操作部件，所述手動(dòng)操作部件包括一端設(shè)置在斜槽滑塊內(nèi)的螺桿和安裝在螺桿另一端且與螺桿過盈配合連接的手輪。

上述的金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置，其特征在于：所述被測試構(gòu)件的一端設(shè)置有供第一定位銷安裝的第一安裝孔，所述被測試構(gòu)件的另一端設(shè)置有供第二定位銷安裝的第二安裝孔。

上述的金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置，其特征在于：所述加載塊為方形加載塊，所述移動(dòng)滑塊、殘余應(yīng)力檢測模塊和加載塊均呈豎向平行布設(shè)。

上述的金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置，其特征在于：所述殘余應(yīng)力檢測模塊為壓力傳感器；所述硬度檢測模塊為表面硬度檢測傳感器；所述驅(qū)動(dòng)器為電機(jī)，所述電機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與數(shù)據(jù)處理控制模塊連接。

同時(shí)，本發(fā)明還公開一種方法步驟簡單、設(shè)計(jì)合理且實(shí)現(xiàn)方便、使用效果好的金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試方法，其特征在于：所述金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力包括金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力和金屬構(gòu)件殘余拉應(yīng)力，該測試方法包括金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試方法、金屬構(gòu)件殘余拉應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試方法，其中，金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力與表面硬度關(guān)系的測試方法包括以下步驟：

步驟一、被測試構(gòu)件的安裝和定位：將被測試構(gòu)件安裝在測試機(jī)架上，然后通過所述第一定位機(jī)構(gòu)和所述第二定位機(jī)構(gòu)對被測試構(gòu)件進(jìn)行定位；

步驟二、模擬加載殘余壓應(yīng)力并獲取殘余壓應(yīng)力模擬加載量與表面硬度，具體過稱為：

步驟201：模擬加載殘余壓應(yīng)力：步驟一中的被測試構(gòu)件完成安裝、定位后，通過數(shù)據(jù)處理控制模塊啟動(dòng)殘余壓應(yīng)力加載模式，數(shù)據(jù)處理控制模塊控制所述驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)加載塊由右至左水平移動(dòng)，加載塊移動(dòng)推動(dòng)移動(dòng)滑塊由右至左水平移動(dòng)，對被測試構(gòu)件殘余壓應(yīng)力進(jìn)行模擬加載，在對被測試構(gòu)件殘余壓應(yīng)力模擬加載的過程中，殘余應(yīng)力檢測模塊對殘余壓應(yīng)力模擬加載量進(jìn)行檢測，并將檢測到的殘余壓應(yīng)力模擬加載量傳輸至數(shù)據(jù)處理控制模塊，同時(shí)，所述硬度檢測模塊對被測試構(gòu)件表面硬度進(jìn)行檢測，并將檢測到的表面硬度傳輸至數(shù)據(jù)處理控制模塊，得到殘余壓應(yīng)力模擬加載量F₀和殘余壓應(yīng)力模擬加載量F₀所對應(yīng)的表面硬度HV₀，并將獲取的殘余壓應(yīng)力模擬加載量F₀和表面硬度HV₀對應(yīng)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器中；

步驟202：模擬加載不同殘余壓應(yīng)力：多次重復(fù)步驟201，在殘余壓應(yīng)力模擬加載量分別為F₁、F₂、...、F_n時(shí)，獲取所對應(yīng)的表面硬度HV₁、HV₂、...、HV_n，并將獲取的N個(gè)殘余壓應(yīng)力模擬加載量和N個(gè)表面硬度一一對應(yīng)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器中；

步驟三、獲取殘余壓應(yīng)力與表面硬度之間的關(guān)系曲線：采用所述數(shù)據(jù)處理控制模塊調(diào)用曲線繪制模塊，以殘余壓應(yīng)力模擬加載量F_i為橫坐標(biāo)，以表面硬度HV_i為縱坐標(biāo)，繪制出步驟二中所存儲(chǔ)的殘余壓應(yīng)力模擬加載量F₀、F₁、F₂、...、F_n和表面硬度HV₀、HV₂、...、HV_n的各個(gè)點(diǎn)，并擬合得到殘余壓應(yīng)力模擬加載量F_i和表面硬度HV_i之間的關(guān)系曲線，并通過顯示器進(jìn)行同步顯示；

金屬構(gòu)件殘余拉應(yīng)力與表面硬度關(guān)系的測試方法包括以下步驟：

步驟A、被測試構(gòu)件的安裝和定位：將被測試構(gòu)件安裝在測試機(jī)架上，然后通過所述第一定位機(jī)構(gòu)和所述第二定位機(jī)構(gòu)對被測試構(gòu)件進(jìn)行定位；

步驟B、模擬加載殘余拉應(yīng)力并獲取殘余拉應(yīng)力模擬加載量與表面硬度，其具體過稱為：

步驟B01：模擬加載殘余拉應(yīng)力：步驟A中的被測試構(gòu)件完成安裝、定位后，通過數(shù)據(jù)處理控制模塊啟動(dòng)殘余拉應(yīng)力加載模式，數(shù)據(jù)處理控制模塊控制所述驅(qū)動(dòng)器反向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)器反向轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲桿反向轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿的反向轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)加載塊由左至右水平移動(dòng)，加載塊的移動(dòng)帶動(dòng)移動(dòng)滑塊由左至右水平移動(dòng)，對被測試構(gòu)件殘余拉應(yīng)力進(jìn)行模擬加載，在對被測試構(gòu)件殘余拉應(yīng)力模擬加載的過程中，殘余應(yīng)力檢測模塊對殘余拉應(yīng)力模擬加載量進(jìn)行檢測，并將檢測到的殘余拉應(yīng)力模擬加載量傳輸至數(shù)據(jù)處理控制模塊，同時(shí)，所述硬度檢測模塊對被測試構(gòu)件的表面硬度進(jìn)行檢測，并將檢測到的表面硬度傳輸至數(shù)據(jù)處理控制模塊，得到殘余拉應(yīng)力模擬加載量f₀和殘余拉應(yīng)力模擬加載量f₀所對應(yīng)的表面硬度hv₀，并將獲取的殘余拉應(yīng)力模擬加載量f₀和表面硬度hv₀對應(yīng)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器中；

步驟B02：模擬加載不同殘余拉應(yīng)力：多次重復(fù)步驟B01，在殘余拉應(yīng)力模擬加載量分別為f₁、f₂、...、f_n時(shí)，獲取所對應(yīng)的表面硬度hv₁、hv₂、...、hv_n，并將獲取的N個(gè)殘余拉應(yīng)力模擬加載量和N個(gè)表面硬度一一對應(yīng)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器中；

步驟C、獲取殘余拉應(yīng)力與表面硬度之間的關(guān)系曲線：采用所述數(shù)據(jù)處理控制模塊調(diào)用曲線繪制模塊，以殘余拉應(yīng)力模擬加載量f_i為橫坐標(biāo)，以表面硬度hv_i為縱坐標(biāo)，繪制出步驟B中所存儲(chǔ)的殘余拉應(yīng)力模擬加載量f₀、f₁、f₂、...、f_n和表面硬度hv₀、hv₁、hv₂、...、hv_n的各個(gè)點(diǎn)，并擬合得到殘余拉應(yīng)力模擬加載量f_i和表面硬度hv_i之間的關(guān)系曲線，并通過顯示器進(jìn)行同步顯示。

上述的方法，其特征在于：在步驟201模擬加載殘余壓應(yīng)力之前以及步驟B01模擬加載殘余拉應(yīng)力之前，操作手輪驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)斜槽滑塊向后移動(dòng)，斜槽滑塊向后移動(dòng)推動(dòng)梯形滑塊向上移動(dòng)，使得被測試構(gòu)件夾持在梯形滑塊中。

上述的方法，其特征在于：步驟三獲取殘余壓應(yīng)力與表面硬度之間的關(guān)系曲線之后，通過所述數(shù)據(jù)處理控制模塊控制加載塊復(fù)位；步驟C獲取殘余拉應(yīng)力與表面硬度之間的關(guān)系曲線之后，通過所述數(shù)據(jù)處理控制模塊控制加載塊復(fù)位。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、所采用的測試機(jī)架結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且加工制作簡便，投入成本較低。

2、所采用的測試機(jī)架上安裝殘余應(yīng)力模擬測試裝置和硬度檢測模塊，殘余應(yīng)力模擬測試裝置位于測試機(jī)架上方，且硬度檢測模塊位于殘余應(yīng)力模擬測試裝置上方，使金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置整體結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小。

3、所采用的殘余應(yīng)力模擬測試裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且操作簡便、使用效果好，包括底座、安裝在所述底座上且對被測試構(gòu)件進(jìn)行定位的定位機(jī)構(gòu)和對被測試構(gòu)件進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬加載的加載機(jī)構(gòu)，通過加載機(jī)構(gòu)對被測試構(gòu)件的殘余壓應(yīng)力模擬加載量和殘余拉應(yīng)力模擬加載量進(jìn)行控制，同時(shí)，在加載機(jī)構(gòu)與定位機(jī)構(gòu)之間設(shè)置殘余應(yīng)力檢測模塊，能及時(shí)獲取被測試構(gòu)件的殘余壓應(yīng)力模擬加載量和殘余拉應(yīng)力模擬加載量，并且保證殘余壓應(yīng)力模擬加載量和殘余拉應(yīng)力模擬加載量的測試準(zhǔn)確性。

4、所采用的硬度檢測模塊結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷且測試準(zhǔn)確，在對被測試構(gòu)件進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬加載的過程中，通過硬度檢測模塊對被測試構(gòu)件的表面硬度進(jìn)行檢測，保證在獲取殘余壓應(yīng)力模擬加載量和殘余拉應(yīng)力模擬加載量的同時(shí)能夠獲取殘余壓應(yīng)力模擬加載量對應(yīng)的表面硬度和殘余拉應(yīng)力模擬加載量對應(yīng)的表面硬度，且被測試構(gòu)件保持水平設(shè)置，保證表面硬度測試準(zhǔn)確。

5、所采用的殘余應(yīng)力模擬測試裝置和硬度檢測模塊使用操作簡便且使用效果好，通過定位機(jī)構(gòu)將被測試構(gòu)件安裝于底座和移動(dòng)滑塊上，安裝好被測試構(gòu)件后通過加載機(jī)構(gòu)對被測試構(gòu)件殘余壓應(yīng)力進(jìn)行模擬加載和殘余拉應(yīng)力模擬加載，在對被測試構(gòu)件殘余壓應(yīng)力進(jìn)行模擬加載的過程中，殘余應(yīng)力檢測模塊對被測試構(gòu)件的殘余壓應(yīng)力模擬加載量進(jìn)行檢測，同時(shí)，硬度檢測模塊對被測試構(gòu)件的表面硬度進(jìn)行檢測，得到一組殘余壓應(yīng)力模擬加載量和殘余壓應(yīng)力模擬加載量所對應(yīng)的表面硬度，多次重復(fù)模擬加載測試，在殘余壓應(yīng)力模擬加載量不同時(shí)，分別獲取不同殘余壓應(yīng)力模擬加載量所對應(yīng)的表面硬度；在對被測試構(gòu)件殘余拉應(yīng)力進(jìn)行模擬加載的過程中，殘余應(yīng)力檢測模塊對被測試構(gòu)件的殘余拉應(yīng)力模擬加載量進(jìn)行檢測，同時(shí)，硬度檢測模塊對被測試構(gòu)件的表面硬度進(jìn)行檢測，得到一組殘余拉應(yīng)力模擬加載量和殘余拉應(yīng)力模擬加載量所對應(yīng)的表面硬度，多次重復(fù)模擬加載測試，在殘余拉應(yīng)力模擬加載量不同時(shí)，分別獲取不同殘余拉應(yīng)力模擬加載量所對應(yīng)的表面硬度，測試簡便，操作過程易于控制。

6、所采用的定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、安裝操作簡便且定位效果好，包括第一定位機(jī)構(gòu)和第二定位機(jī)構(gòu)，通過第一定位機(jī)構(gòu)和第二定位機(jī)構(gòu)分別對被測試構(gòu)件的兩端進(jìn)行定位，且使得被測試構(gòu)件的一端固定在第一垂直部上，被測試構(gòu)件的另一端固定在移動(dòng)滑塊上，在對被測試構(gòu)件進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬加載的過程中，第一垂直部固定不動(dòng)且移動(dòng)滑塊隨加載塊左右移動(dòng)，既能實(shí)現(xiàn)對被測試構(gòu)件的殘余壓應(yīng)力模擬加載，又能實(shí)現(xiàn)對被測試構(gòu)件的殘余拉應(yīng)力模擬加載，且保證在殘余壓應(yīng)力模擬加載和殘余拉應(yīng)力模擬加載過程中，被測試構(gòu)件保持水平設(shè)置，便于表面硬度測試。

7、所采用的金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置能實(shí)現(xiàn)多種被測試構(gòu)件的殘余應(yīng)力及表面硬度測試，通過調(diào)節(jié)第一垂直部與移動(dòng)滑塊間距以適應(yīng)于不同長度的被測試構(gòu)件，靈活性強(qiáng)。

8、所采用的金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置，對試驗(yàn)環(huán)境沒有嚴(yán)格要求，可在大氣環(huán)境下直接測試，操作簡單、方便，且測試效率高，成本低；另外，在實(shí)現(xiàn)殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力加載模擬測試的同時(shí)，該裝置亦可作為被測試構(gòu)件拉伸試驗(yàn)測試，適應(yīng)范圍廣。

9、所采用的金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置使用效果好且測試精度高，測驗(yàn)過程中，通過數(shù)據(jù)處理控制模塊自動(dòng)記錄測試結(jié)果，所記錄的測試結(jié)果包括加載過程中殘余應(yīng)力檢測模塊所檢測到的殘余壓應(yīng)力模擬加載量和硬度檢測模塊所檢測到的表面硬度，并將檢測到的多組殘余壓應(yīng)力模擬加載量和表面硬度一一對應(yīng)存儲(chǔ)，以及加載過程中殘余應(yīng)力檢測模塊所檢測到的殘余拉應(yīng)力模擬加載量和硬度檢測模塊所檢測到的表面硬度，并將檢測到的多組殘余拉應(yīng)力模擬加載量和表面硬度一一對應(yīng)存儲(chǔ)，最后采用數(shù)據(jù)處理控制模塊擬合得到殘余壓應(yīng)力模擬加載量和表面硬度之間以及殘余拉應(yīng)力模擬加載量和表面硬度之間的關(guān)系曲線。

10、所采用的金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力及表面硬度測試方法步驟簡單、設(shè)計(jì)合理且實(shí)現(xiàn)方便、使用效果好，既能對金屬構(gòu)件的殘余壓應(yīng)力與表面硬度關(guān)系進(jìn)行測試，又能對金屬構(gòu)件的殘余拉應(yīng)力與表面硬度關(guān)系進(jìn)行測試，建立金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力與表面硬度的關(guān)系以及金屬構(gòu)件殘余拉應(yīng)力與表面硬度的關(guān)系，為通過金屬構(gòu)件的表面硬度研究金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力提供參考依據(jù)，并且測試精度較高。

11、根據(jù)本發(fā)明獲取的金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力與表面硬度的關(guān)系和金屬構(gòu)件殘余拉應(yīng)力與表面硬度的關(guān)系，通過對金屬在役構(gòu)件的表面硬度測量，得到金屬在役構(gòu)件的殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力，為金屬在役構(gòu)件的使用壽命提供分析依據(jù)，保證金屬在役構(gòu)件安全。

綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理且使用操作簡便、使用效果好，能簡便、快速完成金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力與表面硬度測試，建立金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度的關(guān)系，為通過金屬構(gòu)件的表面硬度研究金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力提供參考依據(jù)，并且測試精度和效率高。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明殘余應(yīng)力模擬測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2的主視圖。

圖4為圖3的A-A剖視圖。

圖5為本發(fā)明被測試構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置的電路原理框圖。

圖7為本發(fā)明金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試方法的流程框圖。

圖8為本發(fā)明金屬構(gòu)件殘余拉應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試方法的流程框圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—?dú)堄鄳?yīng)力檢測模塊； 2—測試機(jī)架； 3—硬度檢測模塊；

2-1—第一定位銷； 2-2—第二定位銷； 3-1—第一壓板；

3-2—第二壓板； 4—手輪； 5—螺桿；

6—移動(dòng)滑塊； 7—底座； 7-1—水平部；

7-2—第一垂直部； 7-3—第二垂直部； 8—絲桿；

9—絲桿螺母； 10—輔助支撐板； 11—被測試構(gòu)件；

12—加載塊； 13—頂板； 14—斜槽滑塊；

15—夾持塊； 16—數(shù)據(jù)處理控制模塊； 17—電動(dòng)機(jī)；

18—存儲(chǔ)器； 19—顯示器； 20—電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2、圖3和圖6所示的一種金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置，包括測試機(jī)架2、安裝在所述測試機(jī)架2上且對被測試構(gòu)件11進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬測試的殘余應(yīng)力模擬測試裝置、安裝在所述殘余應(yīng)力模擬測試裝置上方且對被測試構(gòu)件11表面硬度進(jìn)行測試的硬度檢測模塊3以及對所述殘余應(yīng)力模擬測試裝置和所述硬度檢測模塊3進(jìn)行監(jiān)控的監(jiān)控裝置，所述被測試構(gòu)件11為金屬構(gòu)件，且所述被測試構(gòu)件11呈水平布設(shè)；

所述殘余應(yīng)力模擬測試裝置包括安裝在所述測試機(jī)架2上的底座7、安裝在所述底座7上且對被測試構(gòu)件11進(jìn)行定位的定位機(jī)構(gòu)、對被測試構(gòu)件11進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬加載的加載機(jī)構(gòu)和對被測試構(gòu)件11的殘余應(yīng)力模擬加載量進(jìn)行檢測的殘余應(yīng)力檢測模塊1，所述定位機(jī)構(gòu)包括對被測試構(gòu)件11的一端進(jìn)行定位的第一定位機(jī)構(gòu)和對被測試構(gòu)件11的另一端進(jìn)行定位的第二定位機(jī)構(gòu)；

所述底座7為凹形底座，所述底座7包括水平安裝在所述測試機(jī)架2上的水平部7-1、垂直安裝在水平部7-1一端的第一垂直部7-2和垂直安裝在水平部7-1另一端的第二垂直部7-3；

所述第一定位機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在被測試構(gòu)件11的一端上側(cè)面的第一壓板3-1和穿設(shè)在被測試構(gòu)件11的一端與第一壓板3-1中且將被測試構(gòu)件11的一端固定在第一垂直部7-2上的第一定位銷2-1，所述第二定位機(jī)構(gòu)包括位于被測試構(gòu)件11的另一端下側(cè)面且能沿底座7水平方向左右移動(dòng)的移動(dòng)滑塊6、設(shè)置在被測試構(gòu)件11的另一端上側(cè)面的第二壓板3-2和穿設(shè)在被測試構(gòu)件11的另一端與第二壓板3-2中且將被測試構(gòu)件11的一端固定在移動(dòng)滑塊6上的第二定位銷2-2；所述加載機(jī)構(gòu)包括對被測試構(gòu)件11進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬加載且能帶動(dòng)移動(dòng)滑塊6沿底座7水平方向左右移動(dòng)的加載塊12、穿設(shè)在加載塊12與第二垂直部7-3中的絲桿8和安裝在絲桿8一端驅(qū)動(dòng)絲桿8轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，所述絲桿8與第二垂直部7-3之間套裝有絲桿螺母9，所述加載塊12的下側(cè)面與底座7的上側(cè)面相貼合且能沿底座7的長度方向左右移動(dòng)，所述殘余應(yīng)力檢測模塊1套裝在絲桿8上且其位于移動(dòng)滑塊6與加載塊12之間，所述殘余應(yīng)力檢測模塊1的左側(cè)面與移動(dòng)滑塊6之間和殘余應(yīng)力檢測模塊1的右側(cè)面與加載塊12之間均為緊密接觸；

所述監(jiān)控裝置包括數(shù)據(jù)處理控制模塊16以及分別與數(shù)據(jù)處理控制模塊16連接的存儲(chǔ)器18和顯示器19，所述殘余應(yīng)力檢測模塊1和所述硬度檢測模塊3均與數(shù)據(jù)處理控制模塊16連接，所述驅(qū)動(dòng)器由數(shù)據(jù)處理控制模塊16進(jìn)行控制且其與數(shù)據(jù)處理控制模塊16連接。

本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理控制模塊16為計(jì)算機(jī)。

本實(shí)施例中，所采用的測試機(jī)架2架上安裝所述殘余應(yīng)力模擬測試裝置和硬度檢測模塊3，所述殘余應(yīng)力模擬測試裝置位于測試機(jī)架2上方，且硬度檢測模塊3位于所述殘余應(yīng)力模擬測試裝置上方，使金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置整體結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小。

本實(shí)施例中，通過設(shè)置所述第一定位機(jī)構(gòu)和所述第二定位機(jī)構(gòu)，通過所述第一定位機(jī)構(gòu)和所述第二定位機(jī)構(gòu)分別對被測試構(gòu)件11的兩端進(jìn)行定位，且使得被測試構(gòu)件11的一端固定在第一垂直部7-2上，被測試構(gòu)件11的另一端固定在移動(dòng)滑塊6上，在對被測試構(gòu)件11進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬加載的過程中，第一垂直部7-2固定不動(dòng)且移動(dòng)滑塊6隨加載塊12左右移動(dòng)，既能實(shí)現(xiàn)對被測試構(gòu)件11的殘余壓應(yīng)力模擬加載，又能實(shí)現(xiàn)對被測試構(gòu)件11的殘余拉應(yīng)力模擬加載，且被測試構(gòu)件11保持水平設(shè)置，便于表面硬度測試。

本實(shí)施例中，通過設(shè)置所述加載機(jī)構(gòu)，通過所述加載機(jī)構(gòu)對被測試構(gòu)件11的殘余壓應(yīng)力模擬加載量和殘余拉應(yīng)力模擬加載量進(jìn)行控制，同時(shí)，在所述加載機(jī)構(gòu)與所述定位機(jī)構(gòu)之間設(shè)置殘余應(yīng)力檢測模塊1，能及時(shí)獲取被測試構(gòu)件11的殘余壓應(yīng)力模擬加載量和殘余拉應(yīng)力模擬加載量，并且保證殘余壓應(yīng)力模擬加載量和殘余拉應(yīng)力模擬加載量的測試準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例中，通過設(shè)置硬度檢測模塊3，在對被測試構(gòu)件11進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬加載的過程中，通過硬度檢測模塊3對被測試構(gòu)件11的表面硬度進(jìn)行檢測，保證在獲取殘余壓應(yīng)力模擬加載量和殘余拉應(yīng)力模擬加載量的同時(shí)能夠獲取殘余壓應(yīng)力模擬加載量對應(yīng)的表面硬度和殘余拉應(yīng)力模擬加載量對應(yīng)的表面硬度，且在被測試構(gòu)件11的殘余應(yīng)力與表面硬度測試過程中，通過所述第一定位機(jī)構(gòu)和所述第二定位機(jī)構(gòu)使得被測試構(gòu)件11保持水平設(shè)置，同時(shí)，設(shè)置所述夾持機(jī)構(gòu)是為了對被測試構(gòu)件11的下部進(jìn)行夾持支撐，避免被測試構(gòu)件11在加載過程發(fā)生變形彎曲，提高表面硬度測試準(zhǔn)確。

如圖4所示，本實(shí)施例中，所述第一垂直部7-2和所述移動(dòng)滑塊6之間設(shè)置有夾持機(jī)構(gòu)，所述夾持機(jī)構(gòu)包括對被測試構(gòu)件11下部進(jìn)行夾持的夾持塊15、安裝在夾持塊15前后兩側(cè)的輔助支撐板10和與夾持塊15相配合且能沿底座7寬度方向前后移動(dòng)的斜槽滑塊14，所述夾持塊15的底部為與斜槽滑塊14相配合的斜面，所述斜槽滑塊14的后側(cè)安裝有頂板13。

本實(shí)施例中，所述夾持塊15中設(shè)置有用于夾裝被測試構(gòu)件11的凹槽。

本實(shí)施例中，通過設(shè)置夾持塊15，是為了對被測試構(gòu)件11的下部進(jìn)行夾持支撐，避免被測試構(gòu)件11在加載過程發(fā)生向下變形彎曲，提高表面硬度測試準(zhǔn)確；通過設(shè)置輔助支撐板10是為了限制夾持塊15的位置，避免夾持塊15前后移動(dòng)造成被測試構(gòu)件11中部拉伸變形；通過設(shè)置斜槽滑塊14，是為了與夾持塊15相互配合，斜槽滑塊14的前后移動(dòng)轉(zhuǎn)換為夾持塊15的上下移動(dòng)，從而使得被測試構(gòu)件11更好地夾持于夾持塊15中。

本實(shí)施例中，頂板13的設(shè)置是為了限制斜槽滑塊14向后移動(dòng)的最大距離，保證斜槽滑塊14和夾持塊15相互配合對被測試構(gòu)件11進(jìn)行夾持。

如圖2所示，本實(shí)施例中，所述斜槽滑塊14的前側(cè)安裝有手動(dòng)操作部件，所述手動(dòng)操作部件包括一端設(shè)置在斜槽滑塊14內(nèi)的螺桿5和安裝在螺桿5另一端且與螺桿5過盈配合連接的手輪4。

本實(shí)施例中，通過設(shè)置所述手動(dòng)操作部件，是為了驅(qū)動(dòng)斜槽滑塊14前后移動(dòng)，手動(dòng)操作所述手動(dòng)操作部件中的手輪4，手輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺桿5轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿5轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)斜槽滑塊14前后移動(dòng)。

如圖5所示，本實(shí)施例中，所述被測試構(gòu)件11的一端設(shè)置有供第一定位銷2-1安裝的第一安裝孔，所述被測試構(gòu)件11的另一端設(shè)置有供第二定位銷2-2安裝的第二安裝孔。

本實(shí)施例中，被測試構(gòu)件11上設(shè)置所述第一安裝孔和所述第一安裝孔，是為了便于被測試構(gòu)件11的安裝，且保證安裝后的被測試構(gòu)件11的位置不發(fā)生改變，提高測試結(jié)果準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例中，所述加載塊12為方形加載塊，所述移動(dòng)滑塊6、殘余應(yīng)力檢測模塊1和加載塊12均呈豎向平行布設(shè)。

本實(shí)施例中，所述移動(dòng)滑塊6、殘余應(yīng)力檢測模塊1和加載塊12均呈豎向平行布設(shè)，是為了加載塊12移動(dòng)過程中，方便將殘余壓應(yīng)力模擬加載量或者殘余拉應(yīng)力模擬加載量均勻加載在被測試構(gòu)件11上。

本實(shí)施例中，所述殘余應(yīng)力檢測模塊1為壓力傳感器；所述硬度檢測模塊3為表面硬度檢測傳感器；所述驅(qū)動(dòng)器為電機(jī)17，所述電機(jī)17通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊20與數(shù)據(jù)處理控制模塊16連接。

本實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)移動(dòng)滑塊6距第一垂直部7-2的間距，以適應(yīng)不同長度的被測試構(gòu)件11，實(shí)現(xiàn)多種被測試構(gòu)件的殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試過程，靈活性強(qiáng)。

本實(shí)施例中，通過設(shè)置數(shù)據(jù)處理控制模塊16自動(dòng)記錄測試結(jié)果，所記錄的測試結(jié)果包括加載過程中殘余應(yīng)力檢測模塊1所檢測到的殘余壓應(yīng)力模擬加載量和硬度檢測模塊3所檢測到的表面硬度，并將檢測到的多組殘余壓應(yīng)力模擬加載量和殘余壓應(yīng)力模擬加載量對應(yīng)的表面硬度一一對應(yīng)存儲(chǔ)，以及殘余應(yīng)力檢測模塊1所檢測到的殘余拉應(yīng)力模擬加載量和硬度檢測模塊3所檢測到的表面硬度，并將檢測到的多組殘余拉應(yīng)力模擬加載量和殘余拉應(yīng)力模擬加載量對應(yīng)的表面硬度一一對應(yīng)存儲(chǔ)，最后采用數(shù)據(jù)處理控制模塊16擬合得到殘余壓應(yīng)力模擬加載量和表面硬度之間以及殘余拉應(yīng)力模擬加載量和表面硬度之間的關(guān)系曲線。

本實(shí)施例中，所采用金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試裝置，對試驗(yàn)環(huán)境沒有嚴(yán)格要求，可在大氣環(huán)境下直接測試，操作簡單、方便，且測試效率高，成本低；另外，在實(shí)現(xiàn)殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力加載模擬測試的同時(shí)，該裝置亦可作為被測試構(gòu)件11的拉伸試驗(yàn)測試，適應(yīng)范圍廣。

如圖7所示和圖8所示，一種金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試方法，所述金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力包括殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力，該測試方法包括金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試方法、金屬構(gòu)件殘余拉應(yīng)力與表面硬度關(guān)系測試方法，其中，金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力與表面硬度關(guān)系的測試方法包括以下步驟：

步驟一、被測試構(gòu)件的安裝和定位：將被測試構(gòu)件11安裝在測試機(jī)架2上，然后通過所述第一定位機(jī)構(gòu)和所述第二定位機(jī)構(gòu)對被測試構(gòu)件11進(jìn)行定位；

步驟二、模擬加載殘余壓應(yīng)力并獲取殘余壓應(yīng)力模擬加載量與表面硬度，具體過稱為：

步驟201：模擬加載殘余壓應(yīng)力：步驟一中的被測試構(gòu)件11完成安裝、定位后，通過數(shù)據(jù)處理控制模塊16啟動(dòng)殘余壓應(yīng)力加載模式，數(shù)據(jù)處理控制模塊16通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊20控制電機(jī)17轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)17轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲桿8轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿8轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)加載塊12由右至左水平移動(dòng)，加載塊12移動(dòng)推動(dòng)移動(dòng)滑塊6由右至左水平移動(dòng)，對被測試構(gòu)件11殘余壓應(yīng)力進(jìn)行模擬加載，在對被測試構(gòu)件11殘余壓應(yīng)力模擬加載的過程中，殘余應(yīng)力檢測模塊1對殘余壓應(yīng)力模擬加載量進(jìn)行檢測，并將檢測到的殘余壓應(yīng)力模擬加載量傳輸至數(shù)據(jù)處理控制模塊16，同時(shí)，所述硬度檢測模塊3對被測試構(gòu)件11表面硬度進(jìn)行檢測，并將檢測到的表面硬度傳輸至數(shù)據(jù)處理控制模塊16，得到殘余壓應(yīng)力模擬加載量F₀和殘余壓應(yīng)力模擬加載量F₀所對應(yīng)的表面硬度HV₀，并將獲取的殘余壓應(yīng)力模擬加載量F₀和表面硬度HV₀對應(yīng)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器18中；

步驟202：模擬加載不同殘余壓應(yīng)力：多次重復(fù)步驟201，在殘余壓應(yīng)力模擬加載量分別為F₁、F₂、...、F_n時(shí)，獲取所對應(yīng)的表面硬度HV₁、HV₂、...、HV_n，并將獲取的N個(gè)殘余壓應(yīng)力模擬加載量和N個(gè)表面硬度一一對應(yīng)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器18中；

步驟三、獲取殘余壓應(yīng)力與表面硬度之間的關(guān)系曲線：采用所述數(shù)據(jù)處理控制模塊16調(diào)用曲線繪制模塊，以殘余壓應(yīng)力模擬加載量F_i為橫坐標(biāo)，以表面硬度HV_i為縱坐標(biāo)，繪制出步驟二中所存儲(chǔ)的殘余壓應(yīng)力模擬加載量F₀、F₁、F₂、...、F_n和表面硬度HV₀、HV₂、...、HV_n的各個(gè)點(diǎn)，并擬合得到殘余壓應(yīng)力模擬加載量F_i和表面硬度HV_i之間的關(guān)系曲線，并通過顯示器19進(jìn)行同步顯示；

金屬構(gòu)件殘余拉應(yīng)力與表面硬度關(guān)系的測試方法包括以下步驟：

步驟A、被測試構(gòu)件的安裝和定位：將被測試構(gòu)件11安裝在測試機(jī)架2上，然后通過所述第一定位機(jī)構(gòu)和所述第二定位機(jī)構(gòu)對被測試構(gòu)件11進(jìn)行定位；

步驟B、模擬加載殘余拉應(yīng)力并獲取殘余拉應(yīng)力模擬加載量與表面硬度，其具體過稱為：

步驟B01：模擬加載殘余拉應(yīng)力：步驟A中的被測試構(gòu)件11完成安裝、定位后，通過數(shù)據(jù)處理控制模塊16啟動(dòng)殘余拉應(yīng)力加載模式，數(shù)據(jù)處理控制模塊16通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊20控制電機(jī)17反向轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)17反向轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲桿8反向轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿8的反向轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)加載塊12由左至右水平移動(dòng)，加載塊12的移動(dòng)帶動(dòng)移動(dòng)滑塊6由左至右水平移動(dòng)，對被測試構(gòu)件11殘余拉應(yīng)力進(jìn)行模擬加載，在對被測試構(gòu)件11殘余拉應(yīng)力模擬加載的過程中，殘余應(yīng)力檢測模塊1對殘余拉應(yīng)力模擬加載量進(jìn)行檢測，并將檢測到的殘余拉應(yīng)力模擬加載量傳輸至數(shù)據(jù)處理控制模塊16，同時(shí)，所述硬度檢測模塊3對被測試構(gòu)件11的表面硬度進(jìn)行檢測，并將檢測到的表面硬度傳輸至數(shù)據(jù)處理控制模塊16，得到殘余拉應(yīng)力模擬加載量f₀和殘余拉應(yīng)力模擬加載量f₀所對應(yīng)的表面硬度hv₀，并將獲取的殘余拉應(yīng)力模擬加載量f₀和表面硬度hv₀對應(yīng)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器18中；

步驟B02：模擬加載不同殘余拉應(yīng)力：多次重復(fù)步驟B01，在殘余拉應(yīng)力模擬加載量分別為f₁、f₂、...、f_n時(shí)，獲取所對應(yīng)的表面硬度hv₁、hv₂、...、hv_n，并將獲取的N個(gè)殘余拉應(yīng)力模擬加載量和N個(gè)表面硬度一一對應(yīng)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器18中；

步驟C、獲取殘余拉應(yīng)力與表面硬度之間的關(guān)系曲線：采用所述數(shù)據(jù)處理控制模塊16調(diào)用曲線繪制模塊，以殘余拉應(yīng)力模擬加載量f_i為橫坐標(biāo)，以表面硬度hv_i為縱坐標(biāo)，繪制出步驟B中所存儲(chǔ)的殘余拉應(yīng)力模擬加載量f₀、f₁、f₂、...、f_n和表面硬度hv₀、hv₁、hv₂、...、hv_n的各個(gè)點(diǎn)，并擬合得到殘余拉應(yīng)力模擬加載量f_i和表面硬度hv_i之間的關(guān)系曲線，并通過顯示器19進(jìn)行同步顯示。

本實(shí)施例中，在步驟201模擬加載殘余壓應(yīng)力之前以及步驟B01模擬加載殘余拉應(yīng)力之前，操作手輪4驅(qū)動(dòng)螺桿5轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿5轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)斜槽滑塊14向后移動(dòng)，斜槽滑塊14向后移動(dòng)推動(dòng)梯形滑塊15向上移動(dòng)，使得被測試構(gòu)件11夾持在梯形滑塊15中。

實(shí)際使用時(shí)，當(dāng)需要更換被測試構(gòu)件11時(shí)，操作手輪4驅(qū)動(dòng)螺桿5反向轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿5反向轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)斜槽滑塊14向前移動(dòng)，斜槽滑塊14向前移動(dòng)使梯形滑塊15向下移動(dòng)，使得被測試構(gòu)件11脫離梯形滑塊15中所述凹槽，便于卸載被測試構(gòu)件11。

本實(shí)施例中，步驟三獲取殘余壓應(yīng)力與表面硬度之間的關(guān)系曲線之后，通過所述數(shù)據(jù)處理控制模塊16控制加載塊12復(fù)位，步驟C獲取殘余拉應(yīng)力與表面硬度之間的關(guān)系曲線之后，通過所述數(shù)據(jù)處理控制模塊16控制加載塊12復(fù)位，以便于下一次測試。

實(shí)際使用時(shí)，根據(jù)本發(fā)明獲取的金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力與表面硬度的關(guān)系和金屬構(gòu)件殘余拉應(yīng)力與表面硬度的關(guān)系，通過對金屬在役構(gòu)件的表面硬度測量，得到金屬在役構(gòu)件的殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力，為金屬在役構(gòu)件的使用壽命提供分析依據(jù)，保證金屬在役構(gòu)件安全。

綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理且實(shí)現(xiàn)方便、使用效果好，通過所述加載機(jī)構(gòu)對被測試構(gòu)件進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬加載，在對被測試構(gòu)件殘余壓應(yīng)力進(jìn)行模擬加載的過程中，在殘余壓應(yīng)力模擬加載量不同時(shí)，多次重復(fù)模擬加載測試，獲取不同殘余壓應(yīng)力模擬加載量所對應(yīng)的表面硬度；在對被測試構(gòu)件殘余拉應(yīng)力進(jìn)行模擬加載的過程中，在殘余拉應(yīng)力模擬加載量不同時(shí)，多次重復(fù)模擬加載測試，獲取不同殘余拉應(yīng)力模擬加載量所對應(yīng)的表面硬度，測試簡便，操作過程易于控制，能夠簡便、快速完成金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力與表面硬度測試，得到殘余壓應(yīng)力模擬加載量和表面硬度之間以及殘余拉應(yīng)力模擬加載量和表面硬度之間的關(guān)系曲線，建立金屬構(gòu)件的殘余壓應(yīng)力與表面硬度的關(guān)系，為通過金屬構(gòu)件的表面硬度研究金屬構(gòu)件殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力提供參考依據(jù)，并且測試精度和效率高。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。