CN102156010B - 一种开平板内应力测量方法 - Google Patents

Abstract

一种开平板内应力测量方法，属于测量技术领域。通过在开平板上标记基准直线，将开平板均匀切条释放内应力，测量每个测量条对应基准直线的弯曲变形，根据每个测量条的弯曲变形计算其应力释放前的内应力，从而获得整个开平板内应力分布。优点在于，在满足开平板内应力测量精度的前提下，由普通工人采用常规切割工具和普通直尺、锥形尺即可进行制样和测量，采用本发明所建立的数学模型快速得出开平板内应力。本发明用于热轧船板工艺优化和船板开平工艺优化工作中，分别对长度为2000mm、宽2000mm的D36、D32级别的船板开平板进行内应力测量，准确的得出了船板开平板的内应力分布，为生产工艺优化提供了可靠参考数据。

Description

一种开平板内应力测量方法

技术领域

本发明属于检测技术领域，提供了一种开平板内应力测量方法，是一项简单、高效的开平板内应力测量技术，低成本、快捷有效。

背景技术

随着我国国民经济的飞速发展、造船业、机械制造业的发达兴旺，带动了热轧板带材生产，热轧板卷都需要通过矫直、剪切，制作成开平板才能投入使用。目前，开平板已经广泛应用于船板、高强机械用板、汽车用钢等多种制造业。开平板的内应力是评价开平板质量的重要指标之一，对下游工序中的冲压、焊接和最终产品使用中的安全性都有很大影响。因此，如何测量开平板的内应力是开平板生产、使用中的关键技术。

目前，测量开平板内应力的方法有盲孔法、X射线和中子射线衍射技术、超声波技术和磁弹技术，都是先进的内应力检测技术，但都有设备昂贵、测量速度慢、对开平板表面质量要求高、需要专门培训操作人员等缺点，很难得到广泛应用。

因此，需要一种无特殊设备要求、操作简单的低成本、高效率的开平板内应力检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量开平板内应力的方法，不需要配备特殊的设备和工具，采用常用工具和操作就可以快速得出开平板内应力分布。

本发明在满足开平板内应力测量精度的前提下，采用常规切割工具和普通直尺、锥形尺进行制样和测量，本发明基于板形和力学理论开发的内应力计算数学模型，由普通工人就可以快速完成开平板内应力测量。

本发明通过在开平板上标记基准直线，将开平板均匀切条释放内应力，测量每个测量条对应基准直线的弯曲变形，根据每个测量条的弯曲变形计算其应力释放前的内应力，从而获得整个开平板内应力分布。其工艺步骤如下：

测量条制备(即制样)：

针对长度为L、宽度为B的开平板，将开平板划分为偶数个等宽等长的测量条，每个测量条长度为L、宽度为b(b＝B/n，n为大于7的整数)。用直尺和记号笔在开平板上标记分割线，从开平板操作侧至传动侧，将测量条按顺序标记为1、2…n。

用直尺和记号笔在每个测量条沿宽度中点划一条长度为L′(L′＝0.9L)的基准线，基准线的两端距测量条端部距离为L/20。基准线的两端分别标记为S(i)、E(i)(i为测量条的标记号)，基准线的重点标记为M(i)。采用普通的切割工具，将开平板沿纵向分割线切割成测量条。

测量每个测量条对应基准直线的弯曲变形：

用直尺划一条连接基准线两端S(i)、E(i)的实测直线，将实测线中点标记为m(i)，用直尺配合锥形尺测量M(i)与m(i)间的距离，记为d(i)；若实测线在基准线的操作侧，则d(i)记为正值，若实测线在基准线的传动侧，则d(i)记为负值。

计算其应力释放前的内应力：

将测量条宽度b、长度L′、分割数n、d(i)和开平板材料的弹性模量、塑性模量输入内应力计算数学模型，测量条应力释放后曲率半径计算模型为：

$r\left(i\right)=\frac{L^{\′}}{4\×\arctan \left(\frac{d\left(i\right)}{\sqrt{\left(\frac{L^{\′{\left(i\right)}^2}}{4}\right)-d{\left(i\right)}^2}}\right)}$

根据曲率半径计算测量条两侧的应变差，计算模型为：

$\mathrm{\ϵ}(i+1)=\mathrm{\ϵ}\left(i\right)\frac{b}{r\left(i\right)}$

根据测量条两侧应变差计算应力释放前的内应力，若ε(i)小于屈服应变，则：

σ(i)＝ε(i)×E

若ε(i)大于等于屈服应变，则：

σ(i)＝σ_s+ε(i)×E_p

式中：r(i)为第i个测量条应力释放后的弯曲变形曲率半径；

L′为应力释放前基准线长度；

b为测量条的宽度；

d(i)为第i个测量条应力释放前后基准线与实测线中点的间距；

σ(i)为第i个测量条传动侧应力释放前的内应力；

ε(i)为第i个测量条传动侧应力释放过程中的应变；

σ_s为材料屈服应力；

E、E_p为材料弹性和塑性模量。

本发明的优点在于，在满足开平板内应力测量精度的前提下，由普通工人采用常规切割工具和普通直尺、锥形尺即可进行制样和测量，采用本发明所建立的数学模型快速得出开平板内应力。本发明用于热轧船板工艺优化和船板开平工艺优化工作中，分别对长度为2000mm、宽2000mm的D36、D32级别的船板开平板进行内应力测量，准确的得出了船板开平板的内应力分布，为生产工艺优化提供了可靠参考数据。

附图说明

图1为本发明的制样示意图。

图2为本发明的开平板内应力测量方法的测量示意图。

图3为船板D36开平板内应力分布测量结果。

图4为船板D32开平板内应力分布测量结果。

具体实施方式

实施例1

在某2250热轧生产线船板D36开发中，为优化生产工艺，对长度为2000mm、宽2000mm的D36船板开平板内应力进行测量。制样参数：n＝10，L′＝1800mm；材料参数：屈服应力为420Mpa、弹性模量为210000MPA、塑性模量为625Mpa。

基准线与实测线间距测量结果：

采用本发明的数学模型得出内应力分布计算结果如附图3所示，为船板生产工艺优化提供了可靠参考数据。

实施例2

在船板D32开平板生产中，为优化开平线矫直机工艺参数，对长度为2000mm、宽2000mm的D32船板开平板内应力进行测量。制样参数：n＝10，L′＝1800mm；材料参数：屈服应力为340Mpa、弹性模量为210000MPA、塑性模量为750Mpa。

基准线与实测线间距测量结果：

采用本发明的数学模型得出内应力分布计算结果如附图4所示，为船板开平工艺优化提供了可靠参考数据。

Claims (1)

1.一种开平板内应力的测量方法，其特征在于：进行测量条制备，通过在开平板上标记基准直线，将开平板均匀切条释放内应力，测量每个测量条对应基准直线的弯曲变形，根据每个测量条的弯曲变形计算其应力释放前的内应力，从而获得整个开平板内应力分布；

所述的测量条制备是针对长度为L、宽度为B的开平板，将开平板划分为偶数个等宽等长的测量条，每个测量条长度为L、宽度为b，b＝B/n，n为大于7的整数，从开平板操作侧至传动侧，将测量条按顺序标记为1、2…n，在每个测量条沿宽度中点划一条长度为L′的基准直线，L′＝0.9L，基准直线的两端距测量条端部距离为L/20，基准直线的两端分别标记为S(i)、E(i)，括号中i为测量条的标记号，基准直线的中点标记为M(i)，采用切割工具，将开平板沿纵向分割线切割成测量条；

所述的测量每个测量条对应基准直线的弯曲变形是用直尺划一条连接基准直线两端S(i)、E(i)的实测直线，将实测直线中点标记为m(i)，用直尺配合锥形尺测量M(i)与m(i)间的距离，记为d(i)，当实测直线在基准直线的操作侧，则d(i)记为正值，若实测直线在基准直线的传动侧，则d(i)记为负值；

所述的根据每个测量条的弯曲变形计算其应力释放前的内应力是将测量条宽度b、应力释放前基准直线长度L′、分割数n、第i个测量条应力释放前后基准直线与实测直线中点的间距d(i)和开平板材料的弹性模量、塑性模量输入内应力计算数学模型，测量条应力释放后曲率半径计算模型为：

$r\left(i\right)=\frac{L^{\′}}{4\×\arctan \left(\frac{d\left(i\right)}{\sqrt{(\frac{L^{\′2}}{4}-d{\left(i\right)}^2)}}\right)}$

根据曲率半径计算测量条两侧的应变差，计算模型为：

$\mathrm{\ϵ}(i+1)=\mathrm{\ϵ}\left(i\right)\frac{b}{r\left(i\right)}$

根据测量条两侧应变差计算应力释放前的内应力，若ε(i)小于屈服应变，则：

σ(i)＝ε(i)×E

若ε(i)大于等于屈服应变，则：

σ(i)＝σ_s+ε(i)×E_p

式中：r(i)为第i个测量条应力释放后的弯曲变形曲率半径；

L′为应力释放前基准直线长度；

b为测量条的宽度；

d(i)为第i个测量条应力释放前后基准直线与实测直线中点的间距；

σ(i)为第i个测量条传动侧应力释放前的内应力；

ε(i)为第i个测量条传动侧应力释放过程中的应变；

σ_s为材料屈服应力；

E、E_p为材料弹性和塑性模量。

Images