1。3 比容差法

比容差法实际上就是由阿基米德法的一种延伸方法。

原理为 物体的质量可以通过奥豪斯高精度天平直接的快速的测量出试样的具体质量，而大多数实际情况是不规则形状物体的体积无法通过计算直接得出，这时候就要借助于阿基米德原理来解决这样的问题．就是将物体浸没在液体中这时候测量其重量，其体积就可以由空气中重量 m1 和水中的重量m2 之差来求出其具体体积，

则物体的密度为：

则物体的比容也可简单计算为：

由上述操作步骤所测得的比容，我利用弹性虎克定律来计算应力与应变的关系，从而计算平均残余应力：

 为待测金属材料压力加工后的比容；式中 为待测量金属的弹性模量； 为正应变，即单位长度内线长度的相对改变，  为待测金属材料压力加工前的比容，  平均为其平均值。

1。4 论文的目的和意义

残余应力是一种在材料内部使其自身平衡的应力。残余应力的好处有：可以被控制用来提高零件的疲劳强度和耐磨性；同时又有有害的一面，有时经过淬火、磨削等处理后表面会出现裂纹等情况。有时会使零件发生翘曲变形、扭曲扩展，甚至裂纹开裂。

物理法和机械法是如今残余应力的实验测量法。其中物理法主要有XRD、中子衍射法、超声波测量法等等，用以上的这几种方法来测量残余应力，虽能比较准确的得出材料中的残余应力的数据，但其测量的只是表面残余应力，无法实现对材料内部的三维残余应力进行精确的测量，并且需要专业的操作人员来使用设备，同时设备非常昂贵，对于中小企业而言，无法实现工业化测量。机械法诸如盲孔法、切条法、环切法等，其实现测量的原理均可视为通过测量某一点释放的应变来计算此点附近的残余应力，同时在测量残余应力的同时，也破坏了试样的完整性。

近年来数值模拟技术的快速发展，出现诸多数值模拟软件，如DEFORM、ANSYS、ABAQUS等，可以实现残余应力的模拟预测。但通过文献查阅发现，现有的数值模拟大多集中在焊接焊缝的应力模拟上。对于轧制后钢板的残余应力的数值模拟也有报道，但缺乏有效的实验验证来验证模拟的准确与否。

通过本次毕业设计，认识到现有残余应力实验测量方法不便于对厚度方向残余应力进行测量，而数值模拟无法进行实验验证等不足。本课题采用比容差法对不同条件下塑性变形后的材料比容（或体积）进行测量，由此计算得出材料内部的三维残余应力，并将试样整体沿着厚度方向上切割在用同样的方法测量，得出其深度方向上变化的试验数据，制作表格了解残余应力的分布情况，给出分布规律。最后用钻孔法对其进行测量，将两份实验数据进行比对分析，得出材料残余应力的分布情况。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

2 实验方法以及过程

根据实验室现有的实验仪器结合实验目的，总共设计了四种制造残余应力的热、冷加工工艺，以寻找材料内部的三维残余应力沿深度方向的分布规律。

2。1 实验设备

表2。1试验设备

设备名称 设备型号 生产厂家

残余应力测量仪 HK21B 山东华云机电科技有限公司

冷轧机 130二辊实验轧机