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

ICS77.040.10H22

团体标准

T/CSTM00347-2020

金属材料

盘/环形锻件残余应力测定轮廓法

Metallicmaterials

Determinationofdisk/ringforgingsresidualstressContourmethod

2020-09-30发布2020-12-30实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTM00347—2020

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前言

本文件参照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。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）提出。

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）归口。

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引言

残余应力是平衡于物体内部的应力，源于制备过程中不均匀的塑性变形。金属盘/环形锻件在制备过程中产生的残余应力会对后续精加工和服役过程造成重要影响，并有可能成为导致部件失效的重要因素之一。

轮廓法是一种破坏性的残余应力测试技术，于2001年被首次提出并验证。轮廓法的理论基础是Bueckner叠加原理的一种变换。它具有过程简单、经济、对微观组织不敏感等特点，通过测量计算可得到垂直于切割平面的残余应力平面二维分布图。

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技术规范，为制定残余应力控制指标奠定基础。

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金属材料盘/环形锻件残余应力测定轮廓法

1范围

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、测量步骤、误差分析和报告要求。

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件的弦向残余应力测定可参照使用。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T16857.1产品几何量技术规范(GPS)坐标测量机的验收检测和复检检测第1部分：词汇

GB/T16857.4产品几何量技术规范(GPS)坐标测量机的验收检测和复检检测第4部分：在扫描模式下使用的坐标测量机

GB/T33582机械产品结构有限元力学分析通用规则

3术语和定义

GB/T16857.1和GB/T33582界定的术语和定义适用于本文件。

4原理

轮廓法测量残余应力的基本原理是利用应力释放与变形的关系，并结合有限元法和释放技术，计算得出某一截面上的内部应力分布。

图1a）所示为具有残余应力的待测工件，待测oyz平面上的初始应力张量为σA(x,y,z)；将工件沿着需要评估应力的平面完整切成两半，应力释放将引起切割面变形，见图1b），此时切割变形后切割面上的应力张量为σB(x,y,z)；σC(x,y,z)为图1c）中使切割变形后曲面恢复到切割前平面状态的应力张量。假设切割面的变形轮廓是由残余应力弹性释放造成的，并且切割过程不会产生额外的附加应力，根据Bueckner叠加原理，可得：

σA(x,y,z)=σB(x,y,z)+σC(x,y,z)(1)

当工件沿切割面切开后，应力释放引起切割面变形，切割面上的位移边界条件和应力边界条件都为0。此时，切割面上x方向的正应力σBx(x,y,z)、xy方向的切应力τBxy(x,y,z)、xz方向的切应力τBxz(x,y,

z)都为0。

由于表面轮廓的测量仅限于切割面的法向方向（x方向），因此，仅可在x方向施加位移边界条件，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)