CN108827513B - 一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法，该方法包括向切割装置发送截取指令，以使所述切割装置根据所述截取指令在薄板上截取矩形的试样板材；将所述试样板材固定于设有沿厚度方向贯穿的槽的支撑底板上，并控制浸没式电火花切割机床通过所述支撑底板的槽切割所述试样板材得到第一切割面和第二切割面；对所述第一切割面和所述第二切割面进行平面残余应力检测得到所述薄板的平面残余应力状态。本方法能够防止由于重力作用导致的切割面变形，提升检测薄板的平面残余应力的精度。
Description
技术领域
本发明涉及激光喷丸强化领域，特别涉及一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法。
背景技术
激光喷丸技术是一种高能量、高精度、高效率的表面处理技术，其原理是利用焦耳量级、纳秒脉冲激光诱导的等离子体冲击金属材料表层，使之微观组织改变，引入高幅值的残余压应力延缓裂纹萌生/阻碍裂纹扩展，可有效提升结构的疲劳寿命。
当前机翼壁板激光喷丸工艺实际应用中面临的问题之一是如何定量表征引入的残余压应力，残余压应力的幅值与空间分布对疲劳性能的影响至关重要。现有技术中，残余应力的测量方法主要为半/全破坏式的机械检测方法，代表性的有钻孔法(HoleDrilling)、深孔法(Deep hole Drilling)、逐层法(Layer Removal Method)、裂纹柔度法(Slitting/Crack Compliance)和轮廓法(Contour Method)等。这类方法的原理是通过局部切除材料后，测量由于应力释放和重分布产生的应变/变形信号，建立数学物理模型以反问题方式求解。但是这种通过半/全破坏式的机械检测，在切割薄板时会因薄板重力的作用导致切割面变形，进而利用变形的切割面的轮廓进行平面残余应力检测会使平面残余应力检测结果不够准确。
因此，如何防止由于重力作用导致的切割面变形，提升检测平面残余应力的精度是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法，能够防止由于重力作用导致的切割面变形，提升检测平面残余应力的精度。
为解决上述技术问题，本申请提供一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法，该平面残余应力检测方法包括：
向切割装置发送截取指令，以使切割装置根据截取指令在薄板上截取矩形的试样板材；其中，薄板的短边边长b和厚度h满足关系式
厚度h为3mm至15mm，试样板材的所有边与薄板边缘的距离大于预设值，且试样板材的厚宽比k满足关系式A≤k≤B；
将试样板材固定于设有沿厚度方向贯穿的槽的支撑底板上，并控制浸没式电火花切割机床通过支撑底板的槽切割试样板材得到第一切割面和第二切割面；其中，试样板材的端部设置有用于限制试样板材刚体位移的压板，第一切割面垂直于第二切割面且第一切割面和第二切割面均与试样板材的厚度方向平行；
对第一切割面和第二切割面进行平面残余应力检测得到薄板的平面残余应力状态。
可选的，对第一切割面和第二切割面进行平面残余应力检测得到薄板的平面残余应力状态包括：
获取第一切割面和/或第二切割面上硬度沿厚度方向分布的硬度分布曲线，并根据硬度分布曲线确定微观残余应力的极限深度；
利用XRD衍射仪对试样板材表面至极限深度进行微观残余应力测量得到微观残余应力分布曲线；
利用三坐标测量仪或激光位移传感器获取第一切割面和第二切割面的轮廓信息，并对轮廓信息进行有限元分析得到宏观残余应力分布曲线；
通过力学叠加原理对微观残余应力分布曲线和宏观残余应力分布曲线进行标定得到薄板的残余应力状态。
可选的，获取第一切割面和/或第二切割面上硬度沿厚度方向分布的硬度分布曲线包括：
利用纳米压痕仪测量第一切割面和/或第二切割面上硬度沿厚度方向的分布情况得到硬度分布曲线。
可选的，纳米压痕仪的单次位移量为250μm，载荷为250mN-400mN，压入深度为200μm，测量深度为2mm。
可选的，根据硬度分布曲线确定残余应力的极限深度包括：
根据硬度与屈服强度的对应关系和硬度分布曲线生成屈服强度随深度变化的屈服强度变化曲线；
根据屈服强度变化曲线将屈服强度变化率小于预设值时对应的深度设置为残余应力的极限深度。
可选的，利用XRD衍射仪对试样板材表面至极限深度进行微观残余应力测量得到微观残余应力分布曲线包括：
步骤一：采用XRD衍射仪从试样板材表面向下腐蚀100μm并检测当前腐蚀深度试样板材的微观残余应力；
步骤二：判断腐蚀深度是否大于极限深度；若是，则进行步骤三；若否，则执行步骤一中的操作；
步骤三：根据所有腐蚀深度对应的微观残余应力得到微观残余应力分布曲线。
可选的，对轮廓信息进行有限元分析得到宏观残余应力分布曲线包括：
根据切割后的试样板材的尺寸建立三维有限元模型，并将轮廓信息反向后作为位移边界条件施加在三维有限元模型对应的切割面节点上；施加防止模型刚性移动和转动的位移约束边界条件后进行弹性分析得到宏观残余应力分布曲线。
本发明提供了一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法，包括向切割装置发送截取指令，以使所述切割装置根据所述截取指令在薄板上截取矩形的试样板材；将所述试样板材固定于设有沿厚度方向贯穿的槽的支撑底板上，并控制浸没式电火花切割机床通过所述支撑底板的槽切割所述试样板材得到第一切割面和第二切割面；其中，所述试样板材的端部设置有用于限制所述试样板材刚体位移的压板，所述第一切割面垂直于所述第二切割面且所述第一切割面和所述第二切割面均与所述试样板材的厚度方向平行；对所述第一切割面和所述第二切割面进行平面残余应力检测得到所述薄板的平面残余应力状态。
本申请在控制浸没式电火花切割机床对试样板材进行切割得到第一切割面和第二切割面之前，先将试样板材固定在设有沿厚度方向贯穿的槽的支撑底板上，进而能够在进行电火花切割时电火花切割机床的电极丝能够通过支撑板上的槽对试样板材进行切割。由于支撑底板对试样板材起到了支撑的作用能够避免由于试样板材自身重力的影响导致切割面变形卡住电极丝的情况，可以得到平整的第一切割面和第二切割面，进而可以利用平整第一切割面和第二切割面进行平面残余应力检测。本申请能够防止由于重力作用导致的切割面变形，提升检测平面残余应力的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法的流程图；
图2为试样板材残余应力分析图；
图3为试样板材切割示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种平面残余应力检测方法的流程图；
图5为微观或宏观残余应力空间分布图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法的流程图。
具体步骤可以包括：
S101：向切割装置发送截取指令，以使所述切割装置根据所述截取指令在薄板上截取矩形的试样板材；
其中，所述薄板的短边边长b和厚度h满足关系式
所述厚度h为3mm至15mm，所述试样板材的所有边与所述薄板边缘的距离大于预设值，且所述试样板材的厚宽比k满足关系式A≤k≤B。
在弹性理论中，薄板是指厚度h远小于长度和宽度的物体，具体的，薄板是满足1/100～1/80<h/b<1/8～1/5的具有一定厚度的板，b为薄板较小边的边长，h为薄板的板厚。薄板的应力分布在工程上可简化为平面应力状态，即只考虑薄板面内的两个主应力，忽略薄板厚度方向的正应力和切应力。本实施例适合确定3-15mm(包括3mm和15mm)厚度的激光喷丸薄板应力状态评价，且本实施例中提到的薄板都是经过激光喷丸处理的薄板。例如薄板可以为机翼壁板，可以采用Aloca航空高强铝合金7055-T7751，尺寸为5000mm×1000mm×5mm，激光喷丸工艺参数是脉冲能量10J，脉冲宽度15ns，圆形光斑直径5mm，覆盖率为75％的机翼壁板。
本实施例的执行主体为处理器，处理器可以与切割装置、纳米压痕仪、XRD衍射仪及激光位移传感器相连，实现处理器对上述设备或装置的控制。在本步骤中向切割装置发送截取指令用来截取试样板材，根据切割指令可以确定切割位置、切割速度等切割参数。
激光喷丸产生的残余应力幅值约为-200MPa至-400MPa，而薄板内部的残余应力约为-25MPa至-35MPa。激光喷丸的残余应力层深大约1-2mm，而薄板原有的残余应力是存在于全厚度3-15mm内的。
因此，激光喷丸操作后的薄板内的残余应力是激光喷丸产生的残余应力和薄板内部原有的残余应力二者叠加的结果：未经过激光喷丸操作的薄板内有一些幅值较小(-25至-35MPa)的残余应力；经过激光喷丸操作后，引入了表层1-2mm的残余应力(-200至-400MPa)，薄板的残余应力状态是两者的叠加，本实施例测量的是整个薄板厚度的残余应力分布状况。
由于薄板的外形尺寸较大，对其进行直接的残余应力检测容易受到其自身重力的影响而存在误差，因此本步骤的目的在于从薄板上截取一定尺寸的试样板材进行残余应力的检测。需要说明的是，由于试样板材是薄板的一部分，试样板材的状态与薄板的状态相同，因此试样板材的残余应力就能够代表薄板的残余应力。请参见图2，图2为试样板材残余应力分析图，根据弹性理论试样板材的应力状态可以简化为平面应力状态，即只考虑平面内X和Y方向的正应力σx，σy，Z向由于尺寸相对X和Y较小，设定σz＝0。因此，试样的应力分布即简化为求解σx和σy的反问题。基于圣维南原理，试样边长远大于厚度，由于试样截取产生的应力释放可忽略，因此试样板材的应力分布可代表薄板的真实情况。需要说明的是，本步骤截取的试样板材属于弹性理论中的薄板的范畴，即试样板材的短边边长和厚度满足关系式：1/100～1/80<厚度/短边边长<1/8～1/5。
值得注意的是，为避免应力释放的边界效应，因此试样板材的所有边与所述薄板边缘的距离大于预设值，该预设值可以根据实际情况灵活设定，作为一种优选的实施方案试样板材可以取自薄板(即母材)的中央区域，将边界效应产生的影响降至最低。
S102：将所述试样板材固定于设有沿厚度方向贯穿的槽的支撑底板上，并控制浸没式电火花切割机床通过所述支撑底板的槽切割所述试样板材得到第一切割面和第二切割面；其中，所述试样板材的端部设置有用于限制所述试样板材刚体位移的压板，所述第一切割面垂直于所述第二切割面且所述第一切割面和所述第二切割面均与所述试样板材的厚度方向平行；
其中，在上一步骤中得到的试样板材的边缘截面在切割过程中会受到外力的影响，因此S101中得到的试样板材的边缘截面的残余应力无法代表薄板的残余应力状况。本步骤的目的在于确定对试样板材的切割位置，以便根据切割位置将试样板材进行切割得到能够分析薄板残余应力的第一切割面和第二切割面。由于在前面的论述已经提到试样板材的应力状态可以简化为平面应力状态，即存在两个方向相互垂直的残余应力，故可以通过切割得到两个相互垂直的第一切割面和第二切割面来确定这两个相互垂直的残余应力。
值得注意的是，现有技术中半/全破坏式的机械检测检测的平面残余应力不够准确的原因在于：切割薄板时重力的作用会导致切割面变形卡住切割线得到的切割面存在变形。在本实施例中，将试样板材固定于支撑底板上，能够避免在切割时试样板材因重力影响导致切割面变形，进一步的该支撑板上设置有沿厚度方向贯穿的槽，在进行电火花线切割时支撑板上的槽能够允许电火花切割机床的电极丝通过进而进行切割，得到平整的第一切割面和第二切割面。可以理解的是，支撑底板上的槽的宽度不宜过大，能够允许电极丝进行切割即可。由于电火花切割机床是通过支撑板上的槽进行切割的，因此得到的第一切割面和第二切割面的位置是与槽的位置相对应的，在将试样板材固定于设有沿厚度方向贯穿的槽的支撑底板上时，可以根据预先设计好的切割位置和槽在支撑板上的空间位置进行固定。请参见图3，图3为试样板材切割示意图，其中1是试样板材，2是带槽底板，3是支撑底板，4是支撑底板上的槽(用于走丝)，5是电火花线切割用电极丝，6是试样待切割的两个平面。其中，所述电火花线切割机床的电极丝为直径0.01毫米的铜丝，所述电火花线切割机床的切割速度为0.3mm/min，所述电火花线切割机床的切割粗糙度为0.05μm。其中，所述第一切割面垂直于所述第二切割面，所述第一切割面和所述第二切割面均与所述试样板材的厚度方向平行。
作为一种优选的实施方法，在切割试样板材时可以将试样板材的中央区域放置于支撑底板的槽之上，为防止切割时试样板材由于重力下沉并夹紧电极丝，通过设计带槽的支撑底板并用4块压板固定试样板材的两端限制移动，保证切割过程中试样板材的稳定性。具体的，可以将试样板材及支撑底板浸没于充满去离子水的水槽中，使用瑞士AGIE公司的AGIECUT VERTEX型电火花线切割(WEDM)机床，首先沿着试样板材Y轴切割出一个中央截面，然后沿着试样的X轴在已切割部分的再切割出一个中央截面，机床的电极丝为0.01mm铜丝，切割速度为0.3mm/min，程序设置为镜面加工模式，切割面是一次完成，粗糙度为0.05μm。试样板材为矩形，且X轴和Y轴为经过所述试样板材中心点的相互垂直的轴。
S103：对第一切割面和第二切割面进行平面残余应力检测得到所述薄板的平面残余应力状态。
需要说明的是，本实施例的目的在于测量薄板激光喷丸处理后的平面残余应力分布情况，不仅仅是激光喷丸处理产生的表层应力，而是要测量整个界面厚度上的应力分布。本步骤是建立在S102已经得到第一切割面和第二切割面的基础上对第一切割面和第二切割面进行平面残余应力检测得到所述薄板的平面残余应力状态。具体的，可以利用XRD衍射仪对所述试样板材表面进行微观残余应力测量得到微观残余应力分布曲线；利用三坐标测量仪或激光位移传感器获取所述第一切割面和所述第二切割面的轮廓信息，并对所述轮廓信息进行有限元分析得到宏观残余应力分布曲线；最后通过力学叠加原理对所述微观残余应力分布曲线和所述宏观残余应力分布曲线进行标定得到所述薄板的残余应力状态。
本实施例在控制浸没式电火花切割机床对试样板材进行切割得到第一切割面和第二切割面之前，先将试样板材固定在设有沿厚度方向贯穿的槽的支撑底板上，进而能够在进行电火花切割时电火花切割机床的电极丝能够通过支撑板上的槽对试样板材进行切割。由于支撑底板对试样板材起到了支撑的作用能够避免由于试样板材自身重力的影响导致切割面变形卡住电极丝的情况，可以得到平整的第一切割面和第二切割面，进而可以利用平整第一切割面和第二切割面进行平面残余应力检测。本实施例能够防止由于重力作用导致的切割面变形，提升检测平面残余应力的精度。
下面请参见图4，图4为本申请实施例所提供的一种平面残余应力检测方法的流程图；本实施例是对上一实施例中S103的更为具体的介绍，是S103的一种更为优选的实施方案。
具体步骤可以包括：
S201：获取所述第一切割面和/或所述第二切割面上硬度沿厚度方向分布的硬度分布曲线，并根据所述硬度分布曲线确定微观残余应力的极限深度；
其中，激光喷丸操作对于薄板的残余应力作用深度是存在一定的深度范围(约为1mm-2mm)的，即本步骤中提到的极限深度。基于此，本实施例引入极限深度的概念，明确了需要进行检测微观残余应力的深度，进而实现了残余应力的精确测量。残余应力分为宏观残余应力和微观残余应力，宏观残余应力是指导致薄板宏观变形的残余应力，而微观残余应力是指构成薄板的晶体之间的应力。激光喷丸产生残余应力，既存在微观残余应力，分布表层范围内，也存在宏观残余应力，分布整个截面上。
具体的，可以使用瑞士CSM公司的NHT2型纳米压痕仪，测量第一切割面和/或第二切割面上硬度沿厚度方向的分布曲线，可以理解的是，在理想情况下第一切割面和第二切割面上硬度沿厚度方向的分布曲线是一致的，故在本步骤只需要测量第一切割面或第二切割面即可，但是由于激光喷丸操作可能存在不均匀的状况，因此可以及检测第一切割面和第二切割面作为测量结果的参照，避免出现较大的误差。纳米压痕仪单次位移设置250μm，载荷是250～400mN，压入深度200μm，测量深度为2mm。
可以理解的是，材料硬度与屈服强度之间存在有一定的线性关系，故可以在通过纳米压痕仪测量第一切割面和/或第二切割面上硬度沿厚度方向的硬度分布曲线后，并根据硬度分布曲线确定残余应力的极限深度。可以根据硬度与屈服强度的对应关系和所述硬度分布曲线生成屈服强度随深度变化的屈服强度变化曲线；根据所述屈服强度变化曲线将屈服强度变化率小于预设值时对应的深度设置为所述残余应力的极限深度。
例如，当薄板为7000系列铝合金材料的机翼壁板时，硬度和屈服强度的线性关系详见下面的论文：
[1]Pavlina E J,Tyne C J V.Correlation of Yield Strength and TensileStrength with Hardness for Steels[J].Journal of Materials Engineering&Performance,2008,17(6):888-893.
[2]Oppenheim T,Tewfic S,Scheck T,et al.On the correlation ofmechanical and physical properties of 6061-T6and 7249-T76aluminum alloys[J].Engineering Failure Analysis,2007,14(1):218-225.
σb＝1.2936H-44.955
其中，σb为材料屈服强度，单位ksi；H为洛氏硬度。
由于激光喷丸工艺会产生表层残余压应力，引入10～20％的冷作硬化，导致材料的屈服强度变化。基于上述公式，可以由硬度-屈服强度-深度曲线确定激光喷丸产生的微观残余应力分布深度，即当屈服强度变化小于5％时，则可以认为达到激光喷丸微观残余应力的极限深度。例如，当本实施例中洛氏硬度变化范围为78～90HB，对应的屈服极限为385.74～492.78MPa，微观残余应力的极限深度为1.2mm。
S202：利用XRD衍射仪对所述试样板材表面至所述极限深度进行微观残余应力测量得到微观残余应力分布曲线；
微观残余应力分为晶间应力(单个晶体间应力)和结构应力(不同晶体之间的应力)，这类应力分布于晶体尺度，主要由XRD衍射仪的布拉格衍射测量。微观应力在局部区域积分不为零，但在宏观尺度上应满足应力平衡条件。由于XRD衍射仪一次只能测量μm量级的深度，因此在微观残余应力测量的过程中，需要每测一次微观残余应力对试样板材进行一次腐蚀，直至腐蚀深度达到极限深度，其具体过程如下：
步骤一：采用XRD衍射仪从试样板材表面向下腐蚀100μm并检测当前腐蚀深度试样板材的微观残余应力；
步骤二：判断腐蚀深度是否大于极限深度；若是，则进行步骤三；若否，则执行步骤一中的操作；
步骤三：根据所有腐蚀深度对应的微观残余应力得到微观残余应力分布曲线。
需要说明的是，本步骤中微观残余应力测量是对试样板材未被切割的部位进行检测，即采用XRD衍射仪对试样板材表面至所述极限深度进行微观残余应力测量，具体的可以使用加拿大PHOTO公司的IXRD衍射仪，辐射源CuKα，衍射晶面{311}，高斯拟合定峰，每测一次残余应力试样即向下腐蚀100μm，直至微观残余应力分布的极限深度。在此过程中，每向下腐蚀预设深度便检测一次微观残余应力，并将各个深度及其对应的微观残余应力进行记录，当腐蚀深度达到极限深度时，可以得到关于微观残余应力与深度的微观残余应力分布曲线。
S203：利用三坐标测量仪或激光位移传感器获取所述第一切割面和所述第二切割面的轮廓信息，并对所述轮廓信息进行有限元分析得到宏观残余应力分布曲线；
其中，可以根据切割后的所述试样板材的尺寸建立三维有限元模型，并将所述轮廓信息反向后作为位移边界条件施加在所述三维有限元模型对应的切割面节点上；施加防止模型刚性移动和转动的位移约束边界条件后进行弹性分析得到所述宏观残余应力分布曲线。
本步骤的目的在于测量试样板材在X轴方向和Y轴方向上的宏观残余应力，对第一切割面检测能够得到垂直于第一切割面方向的宏观残余应力，对第二切割面检测能够得到垂直于第二切割面方向的宏观残余应力，在获得上述两种宏观残余应力后就能够得到试样板材的整体宏观残余应力。宏观残余应力分布曲线就是宏观残余应力与深度(试样板材厚度)的对应关系。具体的可以使用日本KEYENCE公司LK-G300型激光位移传感器，测量切割面的轮廓，测试精度为±0.1μm；使用有限元软件ABAQUS CAE 6.12的static模块，计算求解宏观残余应力分布。
宏观残余应力沿着试样截面处处分布，宏观残余应力的释放将导致零件宏观变形，这是WEDM(电火花线切割)后测量截面轮廓即可反求应力的理论基础。沿截面进行全积分
即全截面的残余应力为零，保持应力平衡状态。
S204：通过力学叠加原理对所述微观残余应力分布曲线和所述宏观残余应力分布曲线进行标定得到所述薄板的残余应力状态。
请参见图5，图5为微观或宏观残余应力空间分布图。在获得的了试样板材的微观残余应力分布曲线和宏观残余应力分布曲线的前提下可以通过弹性理论的叠加原理确定试样板材的残余应力状况。进一步的，由于根据圣维南原理试样板材的应力分布状况可以代表薄板的应力分布状况，因此就可以根据微观残余应力分布曲线和宏观残余应力分布曲线确定所述薄板的残余应力状态。在获得薄板的残余应力状态后可以调整激光喷丸操作的工艺，使得激光喷丸操作能够对薄板进行性更好的强化。
薄板通常厚度约为3-15mm，结构属于弹性理论中的薄板，其应力分布在工程上可简化为平面应力状态，即只考虑薄板面内的两个主应力，忽略薄板厚度方向的正应力和切应力。本实施例将从薄板上取样的试样板材进行电火花线切割，得到两个相互垂直的第一切割面和第二切割面，由于在理论上薄板的上的残余应力可以简化为两个相互垂直的X方向的残余应力和Y方向的残余应力，因此对第一切割面和第二切割面进行关于残余应力的检测恰好符合理论上的残余应力分析。进一步的，薄板上的残余应力产生的原因在于激光喷丸处理，而激光喷丸处理的产生的残余应力并不是沿薄板厚度方式向均有分布的，而是存在激光喷丸处理的极限作用深度，即本发明中的提到的极限深度。本发明引入了极限深度这一概念确定了残余应力所存在的范围，实现了残余应力的精准测量，可以解决现有技术问题中对于微观残余应力测量时可能测量不到位的问题。进一步的，本实施例通过IXRD衍射仪对薄板表面到极限深度的微观残余压应力进行了检测，又利用激光位移传感器对薄板表面到极限深度的宏观残余压应力进行了检测，实现了从宏观和微观两个方面对残余压应力的检测，能够准确的评价薄板的残余应力状况。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (6)
1.一种经激光喷丸处理的薄板的平面残余应力检测方法，其特征在于，所述平面残余应力检测方法包括：
向切割装置发送截取指令，以使所述切割装置根据所述截取指令在薄板上截取矩形的试样板材；其中，所述薄板的短边边长b和厚度h满足关系式
所述厚度h为3mm至15mm，所述试样板材的所有边与所述薄板边缘的距离大于预设值，且所述试样板材的厚宽比k满足关系式A≤k≤B；
将所述试样板材固定于设有沿厚度方向贯穿的槽的支撑底板上，并控制浸没式电火花切割机床通过所述支撑底板的槽切割所述试样板材得到第一切割面和第二切割面；其中，所述试样板材的端部设置有用于限制所述试样板材刚体位移的压板，所述第一切割面垂直于所述第二切割面且所述第一切割面和所述第二切割面均与所述试样板材的厚度方向平行；
对所述第一切割面和所述第二切割面进行平面残余应力检测得到所述薄板的平面残余应力状态；
其中，对所述第一切割面和所述第二切割面进行平面残余应力检测得到所述薄板的平面残余应力状态包括：
获取所述第一切割面和/或所述第二切割面上硬度沿厚度方向分布的硬度分布曲线，并根据所述硬度分布曲线确定微观残余应力的极限深度；
利用XRD衍射仪对所述试样板材表面至所述极限深度进行微观残余应力测量得到微观残余应力分布曲线；
利用三坐标测量仪或激光位移传感器获取所述第一切割面和所述第二切割面的轮廓信息，并对所述轮廓信息进行有限元分析得到宏观残余应力分布曲线；
通过力学叠加原理对所述微观残余应力分布曲线和所述宏观残余应力分布曲线进行标定得到所述薄板的残余应力状态。
2.根据权利要求1所述平面残余应力检测方法，其特征在于，获取所述第一切割面和/或所述第二切割面上硬度沿厚度方向分布的硬度分布曲线包括：
利用纳米压痕仪测量所述第一切割面和/或所述第二切割面上硬度沿厚度方向的分布情况得到所述硬度分布曲线。
3.根据权利要求2所述平面残余应力检测方法，其特征在于，所述纳米压痕仪的单次位移量为250μm，载荷为250mN-400mN，压入深度为200μm，测量深度为2mm。
4.根据权利要求1所述平面残余应力检测方法，其特征在于，根据所述硬度分布曲线确定残余应力的极限深度包括：
根据硬度与屈服强度的对应关系和所述硬度分布曲线生成屈服强度随深度变化的屈服强度变化曲线；
根据所述屈服强度变化曲线将屈服强度变化率小于预设值时对应的深度设置为所述残余应力的极限深度。
5.根据权利要求1所述平面残余应力检测方法，其特征在于，利用XRD衍射仪对所述试样板材表面至所述极限深度进行微观残余应力测量得到微观残余应力分布曲线包括：
步骤一：采用XRD衍射仪从所述试样板材表面向下腐蚀100μm并检测当前腐蚀深度所述试样板材的微观残余应力；
步骤二：判断所述腐蚀深度是否大于所述极限深度；若是，则进行步骤三；若否，则执行所述步骤一中的操作；
步骤三：根据所有所述腐蚀深度对应的微观残余应力得到微观残余应力分布曲线。
6.根据权利要求1所述平面残余应力检测方法，其特征在于，对所述轮廓信息进行有限元分析得到宏观残余应力分布曲线包括：
根据切割后的所述试样板材的尺寸建立三维有限元模型，并将所述轮廓信息反向后作为位移边界条件施加在所述三维有限元模型对应的切割面节点上；施加防止模型刚性移动和转动的位移约束边界条件后进行弹性分析得到所述宏观残余应力分布曲线。
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