Application of multiple residual stress determination methods to coarse-grained biomedical implant castings

ASTM F75 femoral knee implant components distort during manufacture due to residual stress re-distribution or inducement. X-ray diffraction, neutron diffraction, centre-hole drilling and the contour method residual stress determination techniques were applied to as-cast and/or shot-blasted components. The centre-hole drilling and contour methods can only be considered qualitative as a result of uncertainty associated with the elastic anisotropy of gauge volumes. Additionally, neutron diffraction experimentation returned unfeasible results. However, it was qualitatively identified that a shot-blasting shell-removal process has the ability to significantly alter the bulk residual stress state of the implants and induce a stress state which would cause distortion by re-distribution following material removal during manufacturing processes.     

20号管道钢力学性能的微压痕法检测探讨

研究了采用微压痕法测量 20号管道钢的力学性能，包括材料的弹性模量、屈服强度、应变硬化指数和真应力-真应变曲线。介绍了自制国产微压痕试验机的结构和工作原理。详细阐述了微压痕测量方法、计算方法以及分析过程中出现的问题和解决方法，通过与拉伸试验的真应力 -真应变曲线对比，确认采用微压痕法对 20号管道钢弹性阶段和塑性变形阶段的力学性能评价与拉伸试验的评价有良好的一致性，对弹塑性过渡段出现的误差进行了分析和讨论，对过渡段的微压痕试验优化提出了建议。     

中子衍射在残余应力分析中的应用

中子衍射应力测量原理基于布拉格方程,通过取样测量体积内样品晶格的晶面间距进行精确表征,获取材料微观晶格的形变信息,可以实现晶体材料深层内部弹性应变的直接无损测量。测量值通常与样品测量位置和外加温度或力学载荷相关,用于评估实际部件整体结构和变形参数。本研究介绍中子衍射的基本原理,辊压法调控搅拌摩擦焊的残余应力和变形、管道焊接残余应力、大尺寸工程部件、近表面材料的残余应力测量分析、低温下飞机组件材料、原位热处理焊接材料,以及热老化和蠕变过程中内应力定量分析等典型应用案例。     

轮廓法测量残余应力研究进展

轮廓法是一种基于截面解剖法的残余应力测量方法,可以获得目标平面法向的残余应力二维分布云图。经过20多年的发展与完善,轮廓法已经被广泛应用在航空航天、核电、高端装备制造等许多重要领域,尤其适用于焊接件、金属连接件和异型工件的残余应力测量。文中详细介绍了轮廓法测量的优势,分析了轮廓法测量的理论依据、测量步骤、误差修正、拓展应用、试验验证及研究热点,深入探究在一次切割轮廓法测量基础上发展起来的多次切割轮廓法、断裂轮廓法和X射线衍射法的叠加测量、近表面残余应力轮廓法测量等方法,这些方法克服了常规轮廓法测量断面应力、近表面应力方面的技术限制,可获得工程结构件的三维残余应力分布,针对不同的工程应用需求调整切割方法及测量方案以提供技术支持,拓展了轮廓法测量的应用范围。该文旨在为国内的同行提供参考,助力轮廓法在国内科学研究和工程应用方面的推广应用。 创新点： (1)对比常用的工程残余应力测量方法,明晰轮廓法测量的技术优势及其适用范围。(2)分析轮廓法测量过程中可能引入的试验误差,提出相对应的解决方法。(3)拓展轮廓法的应用范围以满足三维应力测量需求。