本文提出了一种利用有残余应力和无残余应力作用下的压入能量差计算二向残余应力的新方法,采用努氏压头分别沿二向应力方向压入,以压入过程加载力-压入深度(F-h)曲线积分得到的压入能量作为计算参数,无需观测压痕形貌即可获得二向应力分量.首先构建了压入过程功-能转化模型,从能量角度解释F-h曲线随残余应力变化的原因.通过有限元方法分析不同幂律硬化材料在残余应力作用下的能量演变,建立了单向残余应力作用下的压入能量差计算公式.同时,计算结果表明努氏压头的压入能量差具有叠加特性和方向特性.利用该特性可实现将任意二向残余应力转化为两个等效单向残余应力,进而将其分别代入单向残余应力的压入能量差计算公式即可获得二向应力分量.搭建了压入法测试装置,与压痕应变法对比测试取得了较为吻合的残余应力分布结果.
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