ICS01.100.01CCSJ04團體標準T/SCGS317002—2023金屬材料殘余應力場的測定變形力法Metallicmaterials—Determinationofresidualstress—Deformationforcemethod2023-12-23發(fā)布2023-12-24實施中國標準出版社ⅠT/SCGS317002—2023前言 Ⅲ引言 Ⅳ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14符號和縮略語 15原理 25.1變形力測量原理 25.2殘余應力場推斷原理 26測量設備和材料 36.1力傳感器 36.2材料約束裝置 37測量流程和方法 37.1概述 37.2被測構件準備 47.3獲取體積系數矩陣 57.4材料去除及變形力測量 57.5數據處理及殘余應力場求解 67.6殘余應力場測量誤差分析與結果評價 67.7應用示例 88檢測報告的編寫 88.1檢測記錄 88.2檢測報告 8附錄A(資料性)殘余應力場-變形力力學原理 9附錄B(資料性)變形力法測量試件殘余應力示例 11附錄C(資料性)變形力法測量試件殘余應力檢測報告 14參考文獻 19ⅢT/SCGS317002—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由南京航空航天大學提出。本文件由中國圖學學會歸口。本文件起草單位:南京航空航天大學、航空工業(yè)成都飛機工業(yè)(集團)有限責任公司、中國商飛上海飛機制造有限公司。ⅣT/SCGS317002—2023引言殘余應力是產品構件外部載荷去除后留存在構件表面和內部的自相平衡的應力,具有大小、方向和位置三維空間矢量分布特征。產品殘余應力是產品構件的一個基本屬性,存在于產品全生命周期,對產品構件的強度、抗斷裂性能、疲勞強度、構件尺寸穩(wěn)定性、抗腐蝕能力、制造質量和服役(工作)可靠性等有著重要的影響,對殘余應力場進行測量及分析是重要且必要的。本文件旨在高精度地測量大型試件的殘余應力場,有利于提高產品的設計性能、優(yōu)化產品的加工工藝提高零件合格率、更加準確的評估產品服役壽命,能夠為高價值產品、設備的性能和安全性設計提供強有力的技術支撐。本文件的發(fā)布機構提請注意,聲明符合本文件時,可能涉及到7.1.1與(CN202010747996.8)“一種在零件加工過程中精確測量變形力的方法及裝置”相關的專利的使用。本文件的發(fā)布機構對該專利的真實性、有效性和范圍無任何立場。該專利持有人已向本文件的發(fā)布機構保證,他們愿意同任何申請人在合理且無歧視的條款和條件下,就專利授權許可進行談判。該專利持有人的聲明已在本文件的發(fā)布機構備案。相關信息可以通過以下聯系方式獲得:地址:江蘇省南京市秦淮區(qū)御道街29號南京航空航天大學明故宮校區(qū)聯系人:劉長青聯系方式:liuchangqing@請注意除上述專利外,本文件的某些內容仍可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。1T/SCGS317002—2023金屬材料殘余應力場的測定變形力法1范圍本文件描述了采用變形力法測定金屬材料開敞性結構類試件內部初始殘余應力場的方法。本文件適用于采用變形力法進行金屬材料殘余應力的測定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T4863機械制造工藝基本術語GB/T20522半導體器件第14-3部分:半導體傳感器-壓力傳感器GB/T33582機械產品結構有限元力學分析通用規(guī)則GB/T40121技術產品文件產品殘余應力符號表示法3術語和定義GB/T4863、GB/T20522、GB/T33582、GB/T40121界定的以及下列術語和定義適用于本文件。產品殘余應力productresidualstress產品構件外部載荷去除后留存在構件表面和內部的自相平衡的應力。注:具有大小、方向和位置三維空間矢量分布特征。[來源:GB/T40121—2021,修改3.1]3.2變形力deformationforce工作在非切削狀態(tài)下,因切削去除材料引起的不平衡應力場使工件產生變形趨勢,在裝夾約束狀態(tài)下,變形趨勢必然會在工作臺、裝夾等約束位置產生力的變化,將此產生等效變形趨勢的力定義為變形力。3.3變形力法deformationforcemethod通過監(jiān)測試件材料去除過程中的變形力推斷試件內部殘余應力場的方法。3.4殘余應力場residualstressfield在產品構件外部載荷去除后,整體構件內形成的一種具有三維空間矢量分布特征的物理量場。3.5體積系數矩陣volumecoefficientmatrix材料在不同幾何狀態(tài)下,不同區(qū)域、不同方向的殘余應力值對變形力影響大小的系數組成的矩陣。2T/SCGS317002—20234符號下列符號適用于本文件,見表1。表1符號符號單位說明σ0MPa試件初始殘余應力場Mv 幾何v的體積系數矩陣FN幾何v約束狀態(tài)的變形力σMPa推斷的初始殘余應力值M—系列加工過程的幾何體積系數矩陣FN系列加工幾何狀態(tài)下所有約束點不同方向的變形力向量I 單位矩陣α* 超參數—推斷殘余應力場的偏差—殘余應力推斷結果的方差矩陣π—圓周率GN重力5原理5.1變形力測量原理材料去除過程中,試件殘余應力場的平衡被打破,由于裝夾裝置的存在,不平衡殘余應力場作用于裝夾裝置,使裝夾裝置產生作用力,抵抗變形,從而保持試件平衡狀態(tài)。根據疊加原理,變形力對變形的影響等效不平衡殘余應力場對變形的影響。通過傳感器測量約束點力的變化值,即可獲得變形力。5.2殘余應力場推斷原理獲得系列材料加工過程中產生的變形力,利用殘余應力場-變形力力學方程組,如式(1)所示,求解殘余應力場的方法定義為變形力法,原理如圖1所示。具體推導過程見附錄A。Mσ0=F…………(1)式中:M—系列加工過程的幾何體積系數矩陣;σ0—試件初始殘余應力場;F—系列加工幾何狀態(tài)下所有約束點不同方向的變形力向量,單位為牛(N)。3T/SCGS317002—2023a)試件內殘余應力分布示意圖b)變形力生成機理圖圖1變形力法測定殘余應力場原理6測量設備和材料6.1力傳感器力傳感器按照GB/T20522選取,力傳感器量程大于單個測力點約束裝置變形力幅值與單個測力點約束裝置所受加工過程附加力的和的120%,力傳感器分辨率小于量程5‰。6.2材料約束裝置試件約束裝置根據功能分為測力點約束裝置與非測力點裝夾裝置,測力點約束裝置集成了力傳感器,測量變形力時應采用鉸接方式,避免測量點力矩的引入影響測力精度,非測力點裝夾裝置保證試件測量過程中的定位與夾緊要求。7測量流程和方法7.1概述變形力法推斷初始殘余應力場的過程由被測構件準備、獲取體積系數矩陣、材料去除及變形力測量、數據處理及殘余應力場求解等構成,見圖2,具體示例見附錄B。4T/SCGS317002—2023圖2變形力法測量殘余應力場流程7.2被測構件準備7.2.1確定變形力測量位置變形力測量點的位置根據材料幾何選擇外圍角點或邊界點,且應保證變形力的測量位置形成的區(qū)域包絡整體材料,具體可依據專利7.2.2安裝材料約束裝置根據不同試件結構,選用不同的約束裝置布局方法,以滿足變形力測量原則,如框類、梁類、壁板類試件的材料,選用材料中間區(qū)域固支約束,測量點簡支約束的布局。7.2.3安裝力傳感器力傳感器通過連接元件與試件測量點形成簡支約束。應根據變形力方向確定力傳感器測量方向,宜使用多向力傳感器,結構件安裝示意圖如圖3所示。5T/SCGS317002—2023標引序號說明:1—力傳感器;2—殘余應力;3、7—非測力點裝夾裝置;4—被測構件;5、8—測力點約束裝置;6—結構件。圖3結構件安裝示意圖7.3獲取體積系數矩陣7.3.1體積系數矩陣通過有限元計算獲得,有限元計算應按照GB/T33582給出的方法計算,有限元計算參數至少應包括試件楊氏模量、泊松比、密度。根據有限元模型計算每個區(qū)域的單位殘余應力對測量點的變形力的影響系數,并根據影響系數組裝體積系數矩陣。7.3.2通過有限元仿真方法計算體積系數矩陣時,應以完整測量試件形狀建立有限元模型,試件設置為彈性體,應設置密度、楊氏模量、泊松比3個材料參數,網格大小根據實際試件與殘余應力重構精度決定,宜小于5mm,并采用結構化網格,仿真得到的變形力應至少保留3位有效數字。通過施加固支約束的方法模擬非測力點裝夾裝置。根據實際情況使用彈簧單元模擬測力點簡支約束。7.3.3體積系數矩陣的獲取,應根據試件材料去除過程和材料去除順序建立分析步,通過生死單元法模擬材料去除過程,每個分析步對應1個去除材料后的幾何,并在模型上施加不同的應力場分別進行仿真。仿真完成后根據仿真結果計算每個分析步中的幾何對應的體積系數矩陣Mv,組合后即可得到全局幾何體積系數矩陣M。體積系數矩陣數據排布格式為:[仿真模型數量,分析步數變形力監(jiān)測點個數]。7.4材料去除及變形力測量7.4.1根據實際加工需求去除材料,每去除一個特征或一層材料,可測量一組變形力。材料去除加工參數的選擇應減小附加殘余應力的引入。測試環(huán)境宜在室溫25℃下,溫度波動小于5℃。6T/SCGS317002—20237.4.2變形力測量應在試件不加工的狀態(tài)下進行,通過和變形力監(jiān)測傳感器初始狀態(tài)求差獲得變形力;且應減小環(huán)境附加影響,如材料碎屑、冷卻液等影響。通過多次材料去除過程,得到一組變形力測量值F。7.4.3實際環(huán)境中,變形力是一種集中力,所以變形力監(jiān)測區(qū)域的變形力監(jiān)測裝置應構成簡支約束,以監(jiān)測變形力。7.4.4由于不同的裝夾約束形式下,試件受到的作用力形式不同,因此試件的約束形式是實現變形力精確監(jiān)測的前提。在加工過程中,裝夾裝置是試件約束的主要組成部分。為實現加工過程中變形力的監(jiān)測,作為定位、固定、增強工件剛度的裝夾裝置,不僅要滿足變形力監(jiān)測的約束條件,充分反映試件的變形狀態(tài),同時需要保證試件加工基準。為精確測量變形力,使變形力能夠充分等效不平衡殘余應力場對變形的影響,變形力測量過程符合以下要求:a)測量方向條件:變形力測量方向根據工件的主變形方向確定,使不同位置監(jiān)測的不同方向變形力滿足變形力精確測量條件;b)裝夾包絡約束:變形力監(jiān)測裝置宜布置于試件外圍,且所有監(jiān)測裝置形成的包絡面應包絡試件幾何;c)局部變形約束:變形力監(jiān)測過程中,工件弱剛性部位等容易發(fā)生局部變形的地方需布置變形力監(jiān)測裝置。7.5數據處理及殘余應力場求解7.5.1通過求解體積系數矩陣M的逆矩陣,求解初始殘余應力值,如式(2)所示。=M-1F…………(2)式中:M-1—體積系數矩陣M的逆矩陣。7.5.2當材料去除量較小時,體積系數矩陣M為病態(tài)矩陣。變形力測量誤差可能導致應力場計算結果產生誤差。為減少以上效應,可采用式(3)所示的吉洪諾夫正則化方法。=(MTM+α*I)-1MTF…………(3)式中:—推斷的初始殘余應力值,單位為兆帕(MPa);F—測量得到的變形力,單位為牛(N);α*—超參數,可通過廣義交叉驗證方法獲取最優(yōu)超參數;I—單位矩陣。7.6殘余應力場測量誤差分析與結果評價7.6.1殘余應力場測量誤差來源基于變形力的殘余應力測定方法的主要誤差來源有以下幾個方面:殘余應力場的不均勻性、體積系數矩陣求解誤差、力傳感器測量誤差、材料去除過程引起的誤差。7.6.2體積系數矩陣求解誤差通過有限元求解體積系數矩陣時,仿真模型的參數誤差、網格劃分大小會造成體積系數矩陣的求解誤差?？赏ㄟ^細化網格,使用更加準確的材料參數,降低體積系數矩陣求解誤差。7.6.3力傳感器測量誤差變形力測量誤差主要來源于力傳感器的誤差以及7T/SCGS317002—2023中,可通過對力傳感器進行溫度補償,在變形力測量前清理切屑、切削液等方式降低力傳感器的測量誤差。7.6.4材料去除過程引起的誤差切削殘余應力場材料去除過程中,引入的附加殘余應力,如切削殘余應力的過度引入將影響初始殘余應力場的推斷結果?？赏ㄟ^線切割、高速加工等切削殘余應力較小的加工方法去除材料。重力場材料去除過程中,隨著材料的去除,試件重力不斷變化,其影響了加工過程中變形力的測量精度和殘余應力場推斷效果,根據式(4)可減小重力場對應力場推斷影響的影響。Mσ0=F+G…………(4)式中:G—僅重力作用時在變形力監(jiān)測點產生的力,單位為牛(N)。7.6.5殘余應力場推斷結果評價殘余應力場推斷結果可以通過推斷偏差、方差進行評價。7.6.6推斷殘余應力場偏差估算推斷殘余應力場的偏差估算公式,如式(5)所示。Bias()=-[α*(MTM+α*G)-1]σr=[-α*(MTM+α*G)-1M-1]F………(5)式中:σr—真實殘余應力場。7.6.7推斷殘余應力場方差估算推斷殘余應力場的方差估算公式,如式(6)~式(8)所示。D()=τ2(MTM+α*G)-1MTM(MTM+α*G)-1 (6)eL=(M-F) (7)…………(8)式中:—方差;τ2—實測變形力的單位權重方差,采用最小二乘法估算;m—測量的變形力的數量,單位為個;n—未知殘余應力場值的數量,單位為個。7.6.8推斷殘余應力場置信度估算推斷殘余應力場置信度估算公式,如式(9)所示。-log-log…………(9)7.6.9仿真環(huán)境推斷殘余應力場結果分析及評價方法在理論環(huán)境中,可以根據實際加工環(huán)境的約束條件,在仿真環(huán)境中設置殘余應力場、采集變形力推8T/SCGS317002—2023斷殘余應力場,最后通過均方根誤差等評價方法對比推斷殘余應力場與設置理論殘余應力場,進而直接評價殘余應力場推斷結果。7.6.10實際加工環(huán)境推斷殘余應力場結果評價方法實際加工環(huán)境推斷殘余應力場結果說明在實際環(huán)境中,難以獲得真實的殘余應力值作為評價指標,因此可以通過分析受殘余應力場直接影響的物理量評價推斷結果,一般通過數值仿真環(huán)境實現殘余應力場預測變形力或變形量?；诤罄m(xù)加工變形力的推斷殘余應力場結果評價方法在實際環(huán)境中,可以將變形力作為評價指標,即使用推斷的殘余應力場預測試件后續(xù)加工操作中產生的變形力,并將預測的變形力與監(jiān)測的變形力進行對比,間接評價殘余應力場推斷結果?；诤罄m(xù)加工變形量的推斷殘余應力場結果評價方法在實際環(huán)境中,可以將變形量作為評價指標,即使用推斷的殘余應力場預測試件后續(xù)加工操作中產生的變形量,并將預測的變形量與監(jiān)測的變形量進行對比,間接評價殘余應力場推斷結果。7.6.11測量停止判斷條件變形力測量值是否滿足推斷殘余應力場的推斷精度要求,應根據已測量變形力組成的體積系數矩陣的條件數、推斷結果收斂情況、推斷結果置信度等條件判斷。建議以推斷的初始殘余應力場預測的后續(xù)加工的變形力作為判斷依據,當用于推斷的變形力數量增加,推斷的初始殘余應力場結果收斂,預測的變形力誤差減少時,可判斷殘余應力場推斷結果滿足需求。7.7應用示例變形力法測量試件殘余應力示例見附錄B。8檢測報告的編寫8.1檢測記錄在殘余應力檢測過程中,可以手動或自動記錄檢測結果,檢測結果應包括檢測環(huán)境溫度、試件材料、試件尺寸、殘余應力檢測數值、測力點約束裝置布置位置與非測力點裝夾裝置布置位置、材料去除順序、材料去除量、監(jiān)測變形力數值等。8.2檢測報告8.2.1檢測報告內容一般包括檢測單位、人員、日期、檢測環(huán)境溫度、試件材料、試件尺寸、材料去除方法、測力點約束裝置、非測力點裝夾裝置、測力點約束裝置布置位置、非測力點裝夾裝置布置位置、殘余應力檢測的具體數值等。8.2.2變形力法測量試件殘余應力檢測報告示例見附錄C。9T/SCGS317002—2023附錄A(資料性)殘余應力場-變形力力學原理當變形力的反力與殘余應力作用于同一材料時,工件處于平衡狀態(tài)。根據虛功原理,外力即變形力的反力對虛位移所做功等于內力即殘余應力場對虛位移所做功。取材料內一單元,分析單元內殘余應力與外力的關系,進而得到整體的殘余應力場-變形力關系。對于任一單元,其虛功方程如式(A.1)所示。edVe-edVe=………………(A.1)式中:{δ*}e—單元節(jié)點的虛位移,單位為米(m);{f}e—單元節(jié)點外力,單位為牛(N);{ε*}eT—單元的虛應變,{ε*}應滿足{ε*}=[B]{δ*}e;{σ}e—單元載荷引起的應力,{σ}e=[D][B]{δ}e,其中[D]為彈性系數矩陣,單位為兆帕(MPa);{σ0}e—單元的殘余應力向量,{σ0}e=[σx,σy,σz,τx,τy,τz]T,單位為兆帕(MPa);[N]T—形函數;{g}—體積力,此處為重力,單位為牛(N);dVe—材料的體積微元。代入式(A.1)后,得到式(A.2):(δ)T∫Ve[B]T[D][B]{δ}edVe={δ*}eT{f}e+{δ*}eT∫Ve[N]T{g}dVe+{δ*}eT∫Ve[B]T{σ0}edVe……(A.2)進一步,方程兩邊略去{δ*}eT得到式(A.3):…………(A.3)可簡化為式(A.4):Keδe=fe+ge+R0…………(A.4)式(A.4)包含殘余應力、體積力的單元剛度方程。式中:ge—單元體積力等效節(jié)點載荷,ge]T{g}dVe,單位為牛(N);R0—單元殘余應力等效節(jié)點載荷,R]TdVe{σ0}e,單位為牛(N);Ke—單元剛度矩陣,Ke]T[D][B]dVe;δe—單元節(jié)點位移,單位為毫米(mm)。通過將式(A.4)按照試件系統(tǒng)內單元的連接關系組裝集成,從而得到試件某一幾何狀態(tài)v下的系統(tǒng)剛度方程如式(A.5):Kvδv=Fv+Gv+R0…………(A.5)式中:δv—系統(tǒng)節(jié)點位移,單位為米(m);10T/SCGS317002—2023Gv—體積力載荷,單位為牛每平方米(N/m2);F—約束力載荷,即變形力F的反力,F=Gv—體積力載荷,單位為牛每平方米(N/m2);R—殘余應力等效載荷,單位為牛每平方米(N/m2);Kv—系統(tǒng)剛度矩陣。考慮試件變形力測量裝置形成的簡支約束等邊界條件后,可將剛度矩陣按照節(jié)點約束條件進行劃分,因此,(A.5)可進一步拆分為以下形式(不考慮重力等體積力的影響),如式(A.6):Kvδv=式中:K,Kc,K,K—根據節(jié)點約束條件劃分的子剛度矩陣;δ—非約束點的單元節(jié)點位移,單位為米(m);R,σ0—殘余應力等效載荷,單位為牛每平方米(N/m2);R,σ0—約束點的單元節(jié)點殘余應力等效載荷,單位為牛每平方米(N/m2);F—約束力載荷,單位為牛每平方米(N/m2)。通過矩陣乘法,約去系統(tǒng)節(jié)點位移后,可進一步可得到變形力與殘余應力間的平衡方程如式(A.7):[B-KKr,-1B]σ0=-F…………(A.7)將變形力數據代入式(A.5)后,試件初始殘余應力場σ0和變形力F的直接力學關系如式(A.8):Mvσ0=F…………(A.8)式中:1B]殘。余應力-變形力方程。組合后可得到試件系列加工過程中的殘余應力場-變形力方程組如式(A.9):Mσ0=F…………(A.9)式中:,2向,量…,,][,F,…,F]T,單位為牛(N)。11T/SCGS317002—2023附錄B(資料性)變形力法測量試件殘余應力示例B.1概述本附錄給出了變形力法測量7075鋁合金試件殘余應力的示例。B.2測量流程和方法B.2.1準備被測構件B.2.1.1被測構件說明驗證示例為典型鋁合金結構件,尺寸為640mm×180mm×25mm。試件材質為7075鋁合金。材料的楊氏模量為71.7GPa,泊松比為0.3。該試件包含7個槽特征,每個槽的深度為22mm,腹板厚度為3mm,筋厚為4mm。B.2.1.2確定變形力測量位置在實際加工過程中,4個變形力監(jiān)測點安置在工件的轉角處,包絡整體材料,并形成簡支約束,測量Z方向的變形力。B.2.1.3安裝材料約束裝置和測力點約束裝置考慮到試件材料的主要變形力方向,由3個固定裝夾單元和4個集成Z向力傳感器的變形力監(jiān)測單元對試件進行約束。根據加工工藝要求,用3個固定裝夾單元約束試件的6個自由度,以保證加工基準。測力點約束裝置的概念圖如圖B.1,下端為力傳感器,上端為鉸鏈連接裝置用于連接試件。在每個槽去除每一層材料后通過安裝在4個變形力監(jiān)測裝夾裝置中的力傳感器記錄4個變形力數據,監(jiān)測裝置布局如圖B.2b)所示。變形力監(jiān)測裝置中集成的力傳感器測量范圍為2kN,分辨率為1N。圖B.1測力點約束裝置12T/SCGS317002—2023a)結構件信息b)結構件加工裝夾布局標引序號說明:1—傳感器-1;2—傳感器-2;3—傳感器-3;4—傳感器-4;5—固定裝夾裝置;6—結構件;7—固定裝夾;8—約束裝置。圖B.2示例試件信息及裝夾布局B.2.2獲取體積系數矩陣根據加工過程中獲得的變形力數據的數量和7075鋁合金材料殘余應力場的分布規(guī)律,將其殘余應力場劃分為52個區(qū)域,沿Z方向分為13層,沿X-Y平面均勻分為4個區(qū)域。每個區(qū)域包含σx,σy,而在預拉伸的鋁合金材料中σz和剪切應力可以忽略。該示例的體積系數矩陣M是通過有限元方法得到,邊界條件與實際實驗環(huán)境中裝夾的約束相同。試件幾何模型來自試件的設計模型,體積系數矩陣M由施加單位殘余應力得到的相應區(qū)域內不同方向殘余應力系數組成。體積系數矩陣M的規(guī)模為308×104。B.2.3材料去除及變形力測量槽的加工順序如圖B.2a)中所示,每個槽去除11層材料,每個加工操作的切削深度為2mm,第12層和第13層是剩余的材料。因此,共對7個槽進行了77次加工操作。在本示例中,材料去除方法為銑削,去除策略為層優(yōu)先,即在加工中依次去除不同槽中相同深度(即同一層)的材料。在去除每個槽特征每層材料后,4個力傳感器依據順序記錄變形力的變化,在該試件加工過程中共記錄308個變形力數據。B.2.4數據處理及殘余應力場求解根據7.5.2中式(3)求解初始殘余應力值,結果如圖B.3所示,根據7.6.7中式(9)所示的置信度估算13T/SCGS317002—2023方法計算得到的殘余應力置信區(qū)間如圖B.4藍色陰影所示,圖中展示了68%置信水平下應力場的置信區(qū)間。圖B.3示例加工現場及監(jiān)測變形力數據圖B.4求解初始殘余應力值14T/SCGS317002—2023(資料性)變形力法測量試件殘余應力檢測報告鋁合金結構件變形力法殘余應力測量檢測報告編寫人員: 校對人員: 審核人員: 批準人員:單位:15T/SCGS317002—2023C.1測試樣品及傳感器布置本次測量項目共一件測試樣品,待測樣品為7075鋁合金結構件,尺寸為640mm×180mm×25mm,如圖C.1所示。材料的楊氏模量為71.7GPa,泊松比為0.3。該試件包含7個槽特征,每個槽的深度為22mm,腹板厚度為3mm,筋厚為4mm。圖C.1試樣零件圖考慮到試件材料的主要變形力方向,由3個固定裝夾單元和4個集成Z向力傳感器的變形力監(jiān)測單元對試件進行約束。根據加工工藝要求,用3個固定裝夾單元約束試件的6個自由度,以保證加工基準。測力點約束裝置、非測力點裝夾裝置、裝置布局如圖C.2所示,在測力點約束裝置中布置如圖C.3所示的單向力傳感器,力傳感器相關參數如表C.1。a)結構件信息b)結構件加工裝夾布局圖C.2試件信息及裝夾布局16T/SCGS317002—2023標引序號說明:1—傳感器-1;2—傳感器-2;3—傳感器-3;4—傳感器-4;5—固定裝夾裝置;6—結構件;7—固定裝夾;8—約束裝置。圖C.3力傳感器示意圖表C.1力傳感器相關參數相關參數技術指標量程200kg精度等級0.1%FS額定輸出1.5mV/V~2.0mV/V零點輸出±0.04mV/V非線性±0.1%FS滯后±0.1%FS重復性±0.05%FS蠕變(30min)±0.05%FS溫度靈敏度漂移±0.1%FS/10℃零點溫度漂移±0.1%FS/10℃輸入電阻750Ω±50Ω輸出電阻700Ω±5Ω17T/SCGS317002—2023表C.1力傳感器相關參數(續(xù))相關參數技術指標絕緣電阻≥5000MΩ(50VDC)使用電壓5VDC~10VDC最大使用電壓15VDC溫度補償范圍-10℃~40℃工作溫度范圍-20℃~60℃安全過載120%FS極限過載150%FS電纜線尺寸Ф5×3m(定制)防護等級IP66C.2材料去除方法該試件包含7個槽特征,每個槽的深度為22mm,腹板厚度為3mm,筋厚為4mm。槽的加工順序2mm,第12層和第13層是剩余的材料。因此,共對7個槽進行了77次加工操作。在本試驗中,材料去除方法為銑削,去除策略為層優(yōu)先,即在加工中依次去除不同槽中相同深度(即同一層)的材料。在每個槽去除每