专利名称：一种测量弯管残余应力的实验装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种数字散斑相关和钻孔技术相结合测量弯管残余应力的装置和方 法，属于实验力学、残余应力检测技术领域。
背景技术：
弯管在由直管加工而成的过程中，将受到来自各种外力作用与影响；当这些外力 消失之后，构件内将产生塑性变形，塑性变形的影响使外力对构件的作用不能随之而完全 消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，由此弯管内残存了较大的残余应力。目前对残余 应力的测定主要使用电测钻孔法，在要测构件上钻一个孔，使构件在孔周围的残余应力得 到释放，通过应变片测得应变的释放量，从而反推残余应力值，但是此种方法每次测量都要 贴应变片，工序较为繁琐。数字散斑相关方法是一种基于物体表面散斑图像灰度分析，从而 获得物体运动和变形信息的新型光测方法。亟待开发一种数字散斑相关与钻孔技术相结合 的方法，能更为方便地检测残余应力。

发明内容
本发明的目的是提供一种测量弯管残余应力的实验装置及方法，通过数字散斑相 关和钻孔技术相结合的方法，使其能对主应力方向已知的弯管试件的残余应力进行精确测量。本发明的技术方案如下一种测量弯管残余应力的实验装置，其特征在于该装置包括CCD相机、支架、电 动平移台、含有数字散斑相关软件的计算机、钻孔装置、照明用的冷光源，以及用于固定试 件的夹具；所述的CCD相机和冷光源设置在电动平移台上方，且固定于支架上；支架在电动 平移台上左右平移；所述固定试件的夹具设置在电动平移台的一端；CCD相机和电动平移 台通过控制线路与计算机连接。利用本发明可实现弯管残余应力的测量，其特征在于该方法包括如下步骤1)在弯管表面喷上黑白相间的漆斑；2)利用夹具将弯管固定，使试件上的待测点所在的平面水平朝上；3)将CXD相机对准待测点，调节该CXD相机的位置和焦距，使待测点在CXD相机视 场的中间成清晰的图像，标定每一毫米在图像中对应多少个像素点，拍一幅照片；4)用电动平移台移动支架，将CCD相机移开，在待测点处钻一个小孔，然后使CCD 相机精确复位，再拍一幅照片；5)用数字散斑相关软件计算出钻孔前后的X方向和Y方向的位移场，得出小孔边 缘两个垂直方向上的张开位移；6)由张开位移利用下列公式反推试件被测点处的残余应力假设Wtl和W9tl分别为X方向禾Π Y方向的张开位移，计算张开位移区域到待测孔中 心的距离为r，则X方向主应力ο x，Y方向主应力ογ分别为权利要求
1.一种测量弯管残余应力的实验装置，其特征在于该装置包括CCD相机(1)、支架 O)、电动平移台(3)、含有数字散斑相关软件的计算机G)、钻孔装置(5)、照明用的冷光源 (7)，以及用于固定试件的夹具(8)；所述的CCD相机(1)和冷光源(7)设置在电动平移台 上方，且固定于支架( 上；支架在电动平移台上左右平移；所述固定试件的夹具(8)设置 在电动平移台的一端；C⑶相机(1)和电动平移台( 通过控制线路与计算机(4)连接。
2.采用如权利要求1所述装置的一种测量弯管残余应力的方法，其特征在于该方法包 括如下步骤1)在弯管表面喷上黑白相间的漆斑；2)利用夹具将弯管固定，使试件上的待测点所在的平面水平朝上；3)将CXD相机对准待测点，调节该CXD相机的位置和焦距，使待测点在CXD相机视场的 中间成清晰的图像，标定每一毫米在图像中对应多少个像素点，拍一幅照片；4)用电动平移台移动支架，将CCD相机移开，在待测点处钻一个小孔，然后使CCD相机 精确复位，再拍一幅照片；5)用数字散斑相关软件计算出钻孔前后的X方向和Y方向的位移场，得出小孔边缘两 个垂直方向上的张开位移；6)由张开位移利用下列公式反推试件被测点处的残余应力假设Wtl和W9tl分别为X方向和Y方向的张开位移，数字散斑计算区域中心距钻孔中心 的距离为r，则X方向主应力σχ，Y方向主应力ογ分别为
全文摘要
一种测量弯管残余应力的实验装置及方法，属于实验力学、残余应力检测技术领域。本发明采用数字散斑相关和钻孔技术相结合的方法，用CCD相机拍摄弯管钻孔前后的照片，用数字散斑技术测出钻孔前后圆孔两端的张开位移，对主应力方向确定的弯管试件的残余应力进行测量，从而得出残余应力。本发明采用的数字散斑相关技术是非接触测量，和传统电测方法相比，省去了每次都要贴应变片的繁琐工序，更为方便简单；对于弯管残余应力的测量，本发明相比传统方法添加了圆柱修正项，使得到的结果更为精确。
文档编号G01L1/24GK102052981SQ20111003189
公开日2011年5月11日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者刘检华, 姚学锋, 方岱宁, 殷雅俊, 陈涛, 马寅佶 申请人:清华大学