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《西安理工大学》 2007年
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基于裂纹柔度的金属板带残余应力分析研究

张旦闻  
【摘要】: 精密铜合金板带是电子元器件制造中重要的基础材料,对厚度在0.1mm~0.4mm之间的板带精度、板形、残余应力等方面提出的检验指标越来越严格。对板形的有效控制需要准确掌握板带中残余应力的分布信息。鉴于当前常规检测技术在精度和效率方面与板形控制要求的差距,对精密金属板带残余应力检测方法的研究具有重要的实际意义。 基于裂纹柔度法(CCM)的板带残余应力检测技术的关键在于:提高检测灵敏度,减小和消除各种误差因素的影响,提高计算模型的抗干扰能力。本文从解决以上关键问题出发,对检测方法、建模和计算理论进行了系统分析和研究;通过试验验证本文所提出的观点和方法。具体研究内容如下: 系统分析了试验中导致误差的影响因素,研究CCM中减小和消除误差的计算方法;对插值函数应用特点以及收敛、稳定性作了全面的分析;研究了CCM误差传递规律以及确定插值函数最佳收敛阶的计算方法;分析了Ⅰ型和Ⅱ型复合裂纹的应变响应规律,提出符合铜合金板带残余应力检测特点的试验方法;研究铜合金时效强化中不同变形度下的残余应力的变化规律。用改进的转动结构检测板带残余应力;根据最小势能原理建立板形计算模型。 研究表明:试样重力是造成CCM试验后期应变数据异常的主要原因,应用加权函数法能有效抑制和消除试样重力的影响;曲率和梯度平滑技术能有效克服高阶插值函数的震荡,减小随机误差的影响;弯曲梁验证试验表明:采用上述处理方法能将检测精度由处理前的±4MPa提高到处理后的±2.15MPa;CCM中采用对称组合应变测量技术,可将应变检测灵敏度提高一倍,并能分离复合裂纹中的剪应力成分;在精密铜合金板带残余应力检测中首次采用压缩空气冷却方式对检测条件效果明显;对Cu-Ni-Si时效强化过程中的残余应力检测结果与显微硬度、微观位错组态分析结果相吻合。采用改进的转动结比常规栅条法检测效率提高2倍以上,检测结果最大偏差在±2MPa以内;依据残余应力分布模拟了板形模态,板形幅度计算结果符合板形的实际状态。
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG115

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【参考文献】
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