T∕CSTM 00347-2020 金属材料 盘环形锻件残余应力测定 轮廓法

ICS77.040.10Determinationofdisk/ringforgingsresidualstress2020-09-30发布I请注意本文件的某些内容有可能涉及专利。本文件的发布机构不应承担识别这些专利的责任。本文件由中国材料与试验团体标准委员会综合标准领域委员会（CSTM/FC99）本文件由中国材料与试验团体标准委员会综合标准领域委员会（CSTM/FC99）1锻件在制备过程中产生的残余应力会对后续精加工和轮廓法是一种破坏性的残余应力测试技术，于2001理论基础是Bueckner叠加原理的一种变换。它具有过程简单、经济、对微观组织不敏感本文件制定的目的是为在工程应用中金属盘/环形锻件内部残余应力的可靠测定提供1金属材料盘/环形锻件残余应力测定轮廓法本文件规定了采用轮廓法测定金属材料盘/环形锻件内部残余应力的术语和定义、原理、设备、测本文件适用于金属材料盘/环形锻件内部弦向残余应力面分布的测定。具有对称结构的其他形状工GB/T33582机械产品结构有限元力学分析图1a）所示为具有残余应力的待测工件，待测oyz平着需要评估应力的平面完整切成两半，应力释放将σA(x,y,z)=σB(x,y,z)+σC(x,y,z)(1)使得切割变形后的曲面恢复到切割前的平面状态，y方向和z方向的位移不受限制。此时，切割面xy方向上的切应力τCxy(x,y,z)和xz方向上的切应力τCxy(x,y,z)则为0。由此，式(1)可以简化为σAx(x,y,z)=σCx(x,y,z)2a)具有残余应力的构件b)构件切使用电火花线切割机(WEDM)切割锻件。为减少切割过程中切割宽度对测量结果的影响，应选择直径较小的切割丝。考虑到切割丝直径过小，会增加切割时间或导致切割过程中切割丝断裂，推荐按表1规对于直径不大于200mm的金属材料盘/环形锻件，轮廓测量设备的精度应不大于±0.02mm。对于直径大于200mm的金属材料盘/环形锻件，轮廓测量设备的精度应不大于±0.05mm。3具有对称结构的其他形状工件残余应力测量位置的选定原则应结合待测样品构件的几），b)切割面示意图应对切割表面进行清理，表面不得有油污、铁屑等残4得到的两个扫描轮廓以镜像的形式存在。应对其中一个扫描轮廓的笛卡尔坐标进行刚体平移使用二次样条曲线拟合前，离散的轮廓数据点需要进行网格化，以使数据点在xy平面形成矩阵采用傅里叶拟合和多项式拟合到连续的光滑曲面时，则无需数据网格5第一步：将盘或环形锻件纵截面图形以盘或环中心轴为旋转轴，旋转180°,形成的旋转体作为三第三步：设置材料属性应包括材料室温下的弹性模量和泊在三维几何模型的端面与外壁面的两个交点上约束x方向和y方向的位移，并对整个模型z方向的转动自由度进行约束，以抑制三维几何模型的刚体对施加位移边界条件后的有限元模型进行结构静力学分析，得到切面弦向残余应力的面分布。a）切割不稳定造成的误差，一般是指当切割截面厚度发生突变）；6e）切割条件说明，包括夹紧零件的位置、电火花线切割路径、丝材直f）测试条件说明，包括所采用的测量设备型号、规格此外，还应包括数据点与平滑曲面间的均方根平均值，以反映拟合的A.1锻件类型泊松比为0.30。盘件外径为φ603mm，最大厚度为70mm。A.2切割条件说明沿着直径纵向将盘/环切割成两半，测定弦向残余应力在纵截面的分布特征。固定和约束的位置紧贴切割面两侧。夹紧后一次切割完成，切割过程中无任何断丝或其他问题。切割时脉冲为20μs，电流A.3测试条件说明点密度为470个/cm2。测量点精度优于0.042mm。8A.4数据平滑拟合说明采用二元高次多项式拟合到连续的光滑曲面，如图A2所示。扫描轮廓数据点与拟合轮廓的均方根A.5有限元模型说明如图A3所示。其次，在三维几何模型的端面与外壁面的两个交点上约束x和y方向的位移，并对整个模型z方向的转动自由度进行约束，以抑制三维几何模型的刚体运动。a)被测盘形锻件网格划分示意图b)被测盘形锻件边A.6残余应力测量结果应沿着直径纵向将盘/环切割成两半，测定弦向残余应力在纵截面的分布特征。固定和约束的位置采用接触式坐标测量机对切割面的变形轮廓进行采集，如图B2所示。坐标系的原点应位于切面对称轴上。在盘件径向（x轴方向）测试点为500个；轴向（y轴方向）测试点间距为1如图B3所示。然