深孔钻井(DHD)测量技术
深孔钻孔(DHD)测量技术是一种残余应力测量技术,用于测量工程材料和部件中的锁定应力和施加应力。DHD是一种半破坏性机械应变松弛(MSR)技术,旨在测量沿钻孔参考孔轴线的应力分布。该工艺的独特之处在于它能够以超过750毫米(30英寸)的穿透力在微观水平上测量残余应力,而不会完全破坏原始部件。与其他钻孔技术(例如中心孔钻孔)相比,深孔钻孔被认为是更深的。
技术概述
深孔钻井(DHD)测量技术包括在组件的厚度上钻孔,测量孔的直径,从孔周围钻出(在孔周围切割圆形槽)材料芯,最后重新测量孔的直径。对于工程金属,通常使用电火花加工(EDM)进行环钻工艺,以xxx限度地减少切割过程中引入的进一步应力。应力释放前后测量直径之间的差异使原始残余应力能够使用弹性理论进行计算。可以在此处查看解释DHD技术的YouTube动画视频:YouTube:深孔钻孔技术。
结果解释
DHD方法旨在测量沿参考孔轴线的应力分布。作用在参考孔上的原始残余应力与测量的孔径变化之间的关系为分析奠定了基础。DHD技术使用弹性分析将参考孔的测量变形转换为残余应力分布。结果的准确性取决于测量中的误差源,但也取决于材料的弹性模量。对于给定的应力释放,较低的弹性模量将导致更大的变形,这意味着更高的测量分辨率,因此可以获得更高的精度。DHD技术对铝的标称精度为±10MPa,钢的标称精度为±30MPa,钛的标称精度为±15MPa。
深孔钻井(DHD)测量技术评估
下面列出了DHD相对于其他残余应力测量技术的优缺点。
验证
已经进行了几项研究来验证DHD技术,使用具有已知应力状态的样品,通过在塑性范围内施加定义的载荷以在组件中创建内部应力状态,或通过在整个持续时间内将组件加载在弹性范围内测量。例如,梁部件被塑性弯曲以引入已知的残余应力分布。然后使用多种残余应力测量技术测量这些残余应力,包括中子衍射、切缝、环芯、增量中心孔钻孔、深孔钻孔和增量深孔钻孔,并使用有限元软件进行建模以提供进一步的数值验证。技术结果之间的相关性很强,DHD和iDHD显示出与数值模拟和其他实验技术相同的趋势和幅度。该比较的结果如图所示。