Способ определения остаточных напряжений в полосовых заготовках Советский патент 1993 года по МПК G01L1/00 

Изобретение относится к измерениям напряжений и деформаций, в частности,к определению остаточных напряжений в покрытиях на полосовых заготовках.

Цель изобретения - повышение точности определения в заготовках с покрытием и его упрощение.

Способ реализуется следующим образом.

Из полосы толщиной h с покрытием толщиной hn вырезается образец длиной I про- извольной ширины. При условии самоуравновешенности остаточных напряжений или их отсутствии в самой полосе образец под действием неуравновешенных остаточных напряжений упруго деформируется, принимая криволинейную форму.

Для расчета величины остаточных напряжений используется аппарат расчета тонких пластин на изгиб. За счет действия

остаточных напряжений в образце возникает изгибающий момент

h/2 + hn Mo J (J0 Z d Z - n/2

(1)

Полагает, что в тонком покрытии (например, гальваническом) остаточные напряжения постоянны/ по толщине. Тогда для оь const получаем из уравнения (1) после интегрирования

00

о ел со

о VJ

ОЬ

hn (n+ hn).

(2)

Под действием данного изгибающего момента образец - пластинка изгибается, уравнение изгиба его имеет следующий вид

j2a) dx3

Mo D

(3)

где D Eh /12 (1-/Г ) - цилиндрическая жесткость пластинки;

Левая часть уравнения представляет собой по физическому смыслу кривизну пластинки в направлении длины -(Rрадиус кривизны в направлении длины).

Подставив выражение (2) в уравнение (3), получим величину остаточных напряжений в покрытии;

П0

Еп3&

6(1 -/r)(h +hn)hn

Формула (4) положена в основу заявки на предполагаемое изобретение, она позволяет по известным величинам Е, h, fi hn и найденной величине 9 определять остаточные напряжения а0 в покрытии полосы.

Выделив образец в поперечном направлении оси полосы можно аналогично определять остаточные напряжения в перпендикулярном оси полосы направлении.

П р и м е р. Из стальной полосы толщиной h 2,0 510 3 м (2,0 мм) с никелевым покрытием после холодной прокатки толщиной hn 5 10 м (0,5 мм) вырезали вдоль оси полосы образец длиной 0,2 м (200 мм) и шириной 5-10 м (50 мм). После вырезки под действием остаточных напряжений образец принял криволинейную форму постоянной кривизны.

На чертеже показана форма образца (1 - полоса, 2 - покрытие). Замер радиуса кривизны дал R 0,5 м, что соответствует

в & 2 1/м. Подставив в формулу (4), к

10

15

20

25

30

- 0,35)

получили для стали (Е 2 105МПа; // оь 485 МПа.

Предлагаемый способ определения остаточный напряжений позволяет:

определять остаточные напряжения в тонких покрытиях как в продольном оси полосы направлении, так и в поперечном;

упростить определение остаточных напряжений за счет исключения операции нанесения канавки на полосу;

определять остаточные напряжения в покрытиях различной природы (металлические, керамические, полимерные, композитные и т.д.).

Формула изобретения

1, Способ определения остаточных напряжений в полосовых заготовках, по которому из полосы толщиной h выделяют испытуемый образец, определяют параметр отклонения образца от прямолинейного положения и определяют остаточные напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения определения остаточных напряжений в заготовках с покрытием, в качестве параметра отклонения от прямолинейного положения выбирают кривизну образца в определи ют толщину покрытия hn, а величину остаточных напряжений оъ определяют по формуле

оъ

Е h3 (ft)

6(1 -/) (h + hn)hn

где Е - модуль упругости материала полосы; 0 о - коэффициент Пуассона материала полосы.

Изобретение относится к измерениям напряжений и деформаций, в частности к определению остаточных напряжений в покрытиях на полосовых заготовках. Цель изобретения - повышение точности и упрощение определения остаточных напряжений в заготовках с покрытием. Способ определения остаточных напряжений в покрытиях реализуется следующим образом. Из полосы толщиной h с покрытием толщиной hn вырезается образец длиной I произвольной ширины. Образец под действием остаточных напряжений в покрытии упруго деформируется, принимая криволинейную форму. Замеряя кривизну образца по известным параметрам полосы и покрытия рассчитывают величину остаточных напряжений в покрытии. 1 ил.