ICS 77.040.10 YB CCS H22 中华人民共和国黑色冶金行业标准 YB/TXXXX202X 金属板 残余应力测定 裂纹柔度法 Metallic platesDetermination of residual stressCrack compliance method （报批稿） XXXX-XX-XX发布 XXXX-XX-XX实施 发布 中华人民共和国工业和信息化部 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《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可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国钢标准化技术委员会 会（SAC/TC183）归口。 本文件起草单位：山东大学、深圳信测标准技术服务股份有限公司、国标（北京）检验认证有限公 司、冶金工业信息标准研究院、山东建筑大学、齐齐哈尔华工机床股份有限公司。 本文件主要起草人：国凯、孙杰、路来骁、李荣锋、吴磊、侯慧宁、周长安、牛关梅、黄晓明、刘 月娇、郭碧城、王洪亮、李涂。 YB/TXXXX—202X 引言 裂纹柔度法利用电火花线切割机床从被测试样的表面引入一条深度逐渐增加的裂纹来释放残余应 力，使试样产生微变形，通过粘贴在试样切割裂纹相对表面的应变计对应变进行测量，最后进行数据处 理并结合有限元分析模拟计算推导出金属板材某一深度平面内垂直裂纹方向的残余应力分布图。裂纹柔 度法自1971年首次提出至今，对金属板材的残余应力精准测量取得了良好的效果，这得益于对切割过 程的控制、微应变的精准测量以及对测量数据的详细分析。 裂纹柔度法适用于较厚金属材料内部残余应力的检测，能够获取整个板材截面上的残余应力连续分 布，特别适合于轧制板材这种应力方向和状态分布规律性较强的材料内部残余应力测试。裂纹柔度法需 要对试样进行切割，会对被测试样造成永久损坏，是一种有损残余应力测定方法。 YB/TXXXX—202X 金属板 残余应力测定 裂纹柔度法 范围 本文件规定了裂纹柔度法测量金属板材残余应力方法的原理、试验设备、试验程序、有限元建模计 算、偏差分析和试验报告。 本文件适用于厚度20mm~120mm的残余应力沿板厚变化的轧制金属板（如钢材、铝合金、镁合金 等）的残余应力测定。其他厚度的金属板残余应力测定可参照本文件执行。 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，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T7926数控往复走丝电火花线切割机床精度检验 GB/T13992金属粘贴式电阻应变计 JG623电阻应变仪检定规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 柔度函数compliancefunction 应变随裂纹深度变化的响应。 3. 2 释放应变relaxedstrain 在试件被切割后，原始残余应力释放导致的应变变化量。 符号和说明 本文件使用的符号和说明见表1。 表1符号和说明 符号 说明 单位 a 裂纹深度 mm L 每次切割的进给量 mm 1 应变计敏感栅的长度 mm 裂纹边缘到正面应变计中心的距离 mm 试样厚度 mm w 裂纹宽度 mm 5 原理 1 YB/TXXXX202X 垂直于试样表面引入一条垂直或平行于轧制（预拉伸）方向深度逐渐增加的裂纹，垂直于切割表面 的残余应力失去了工件本身的约束，从而得到自由释放，如图1所示。残余应力的自由释放必然会导致 试样的宏观变形，采用应变计对试样特定位置的应变进行测量，获得柔度函数。采用有限元方法，利用 系列不同阶次的插值函数来拟合实际的残余应力分布，获得对应的柔度函数。应用最小二乘法拟合和 偏差分析确定插值函数，进而获得残余应力分布，即试样切割面法向的一维残余应力。 标引序号说明： 1——裂纹; 2——正面应变计； 3—背面应变计； 一沿深度分布的x轴方向应力(2)。 图1裂纹柔度法测量金属板材残余应力示意图 6 试验设备 6.1电火花线切割机床 裂纹柔度法采用普通型单向走丝电火花线切割机床切割试样，宜选用钼丝做电极丝。线切割机床加 工裂纹时，应在有一定绝缘性的液体介质（也称工作液）中进行，如煤油、皂化油或去离子水等。 6.2应变计 宜采用符合GB/T13992规定的常温箔式单向应变计，常用的应变计电阻值为1202；外形基底尺寸不 易过长，基底长度尺寸推荐5mm~8mm；敏感栅长度不小于3mm。 6.3应变记录仪 应变记录仪至少应满足JJG623中的1.0级要求，并应经计量部门定期检定。连接应变计和应变仪的导 线应尽量短，一般不应超过10m。 6.4尺寸测量仪器 切割结束后需要对裂纹、试样、应变计位置的相关尺寸进行测量，分辨力不大于0.01mm。 7 试验程序 2 YB/TXXXX—202X 7.1试验条件 7.1.1试验一般在10℃~35℃室温环境下进行， 7.1.2试验时应避免振动、噪音、热辐射等外界环境的影响。 7.2试样制备 7.2.1试样为矩形试样，试样取样应选择板材应力分布较为平均的位置，尽量避免靠近板材边缘，矩形 试样的边应平行或垂直于板材轧制方向，试样厚度取原板厚度。 7.2.2试样的长度和宽度尺寸均应不小于板厚的2.4倍。 7.2.3在同一板材上截取一小块材料做温度补偿试样，其尺寸应大于应变计的尺寸。 7.2.4宜对试样的各个面进行标识。以轧制方向应力测量试样为例，以平行于板材轧制方向的一个试样 断面作为试样的基准面，板材上表面和下表面分别作为试样的正面和背面。之后，在试样各面的适当位 置上分别标记出板材的轧制方向、试样的基准面、试样的正面和背面，如图2所示。 4 Smm 的正 A a）试样正面 b）试样背面 标引序号和符号说明： 竖直线1一 -正面垂直中心线； 水平线2- -正面水平中心线； 竖直线3 一正面应变片中心线； 竖直线4一背面垂直中心线： 水平线5 背面垂直中心线： -正面应变计； 7——背面应变计； 一夹具； 9 轧制方向； 基准面。 A- 图2试样参考线及应变计粘贴位置示意图 7.3应变计粘贴 3