冲击压痕变形与残余应力的关系研究

作     者：龚强 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何玉明

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：残余应力 激光三角测量 冲击压痕 有限元模拟 

摘      要：本文研究一种微损伤冲击压痕的方法测量残余应力。该方法拟对冲击压痕周边的变形或称隆起量与残余应力的内在联系进行研究,期望不仅获得残余应力的大小,也能通过隆起量的变化关系判断残余应力的方向。首先,利用Abaqus软件建立了冲击压痕的有限元模型,针对不同残余应力的试件进行了冲击仿真的计算。通过大量计算,得到了压痕周边隆起量与残余应力的基本关系,为后续的实验研究提供了重要参考。为进行试件冲击压痕实验,设计并制造了可进行预加载的实验装置平台,可与冲击压痕仪器配套使用。文中采用两种非接触式方法测量冲击压痕的变形。一种是基于三角测量的激光位移传感器,把该传感器与二维位移平台组合后可以对冲击压痕的离面变形进行逐点扫描测量。为进一步证实上述测量结果的精度,还采用了纳米精度的共聚焦显微镜对冲击压痕变形进行了全场测量,这两种方法的测试数据具有很好的一致性。通过上述系列的实验与仿真计算发现,单轴残余应力下的压痕隆起量与残余应力大小与方向具有内在联系。拉伸残余应力减小最大隆起量高度,压缩残余应力增大最大隆起量高度。最大隆起量高度出现在第一主应力方向。二维残余应力与隆起量呈双线性关系,且残余拉应力比残余压应力对压痕形貌的影响大。