知识讲堂 | 残余应力在衬套挤压技术中的应用

残余应力在衬套挤压技术中的应用

衬套挤压技术

在航空、航天领域，部件之间的连接多依靠机械连接，而这种连接所使用的孔是最关注的部位。由于钻孔导致工件出现几何不连续性，孔洞周围存在的应力集中易引起疲劳裂纹生成，存在极大的安全隐患。

衬套挤压技术是有效加强孔技术之一，包括衬套挤压法和开缝衬套挤压法。这种技术的原理是，芯棒将衬套穿过孔并通过衬套将孔的内壁挤压，从而使孔周围分布残余压应力，残余压应力可以起到阻碍裂纹扩展的作用，从而提高孔的使用寿命。

残余应力在衬套挤压技术中的应用

研究表明，孔洞衬套挤压后，一定范围的残余压应力可以延长其疲劳寿命，因此获得孔洞周围的残余应力分布状态，对优化工艺参数，提高部件的服役可靠性具有重要的指导意义。

开缝衬套挤压法是目前使用最广泛的技术。残余应力测定发现，开缝衬套挤压后的孔边缘先呈现残余拉应力，一定距离后变为残余压应力。拉应力导致孔极易产生裂纹，致使寿命减小，因此孔经过挤压后还需进行一定量的绞削，使周围的应力接近于最大压应力。

孔进行一定量绞削后，周围的应力重新分布，此时需要利用残余应力无损检测方法测量孔附近区域的应力分布状态，以此获得最佳绞削量。

如上图所示，未经绞削的孔边缘压应力较小，而经过一定量绞削后，孔边缘残余压应力较大，这对提高孔疲劳寿命有重要作用。

作者简介：

苏孺，河北科技大学副教授、牧星学者、硕士生导师。

主要从事金属材料残余应力测量与控制、金属材料形变与损伤方面的研究工作。利用同步辐射X射线、中子散射等大型科学装置深入开展了金属材料宏/微观内应力测量与计算机模拟研究工作，结合便携式X射线残余应力仪，系统研究了工程应用中多尺度应力演化为主导的服役可靠性评估技术，研究成果应用于在航空、航天、汽车、高铁等领域。近三年主持科研项目10余项，发表SCI 论文20余篇，其中SCI Ⅱ论文8篇。