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由于钛原子结构和X射线应力测试理论建立基础两方面的原因,钛合金材料残余应力X射线测试中受荧光效应、晶粒粗大、伪宏观应力和应力梯度等问题的影响,从而导致X射线测试结果的准确性降低。 本文针对钛合金焊接接头残余应力X射线测试展开了相关研究:通过标准零应力试样和标准应力试样的X射线应力测试确定了钛及钛合金X射线应力测试参数选择方法;通过不同晶粒尺寸TC4等强梁标定实验研究了晶粒尺寸对钛合金X射线应力测试结果的影响,确定了不同晶粒尺寸钛合金X射线应力测试方法;通过X射线应力测试结果中引入的伪宏观应力计算公式的相关推导,建立了X射线应力测试结果中引入的伪宏观应力的计算方法,在此基础上对TC4薄板试样测试结果进行了分析;基于测试方向上应力沿X射线透射深度线性分布的假设建立了与表层应力梯度相关的表面残余应力X射线测试结果表达式,利用公式计算了TC4砂磨试样表面应力和应力梯度;在以上研究成果之上测试了TC4电子束焊接接头残余应力,确定了钛合金焊接接头残余应力X射线测试参数选择方法,并分析了钛合金电子束焊对接接头残余应力分布特点。 研究结果表明:钛合金材料X射线应力中若测试准直器直径分别为1mm、2mm、3mm和4mm时,计数时间应相应分别大于等于12s、8s、5s和2s,计数次数应大于等于15次;随晶粒尺寸的增大,X射线应力测试结果误差增大,测试结果准确性降低,晶粒尺寸超过150μm时,测试结果与等强梁加载理论值差值达到±50MPa,增加摇摆角度能减小晶粒粗大对测试结果的影响,提高测试结果的准确性;晶面法线与被测工件表面法线夹角Ψ处伪宏观应变均值表达式为:(6ⅡΨ=BΨ22π.Rtgo),TC4残余应力X射线测试结果中引入的伪宏观应力在测试应力结果的±10％之内;X射线穿通深度内表面应力沿深度线性分布时,与应力梯度相关的测试结果σx表达式为(σx=σx0+a[(1+v-Esin2Ψ-V-E)·0.418t]asin2Ψ·E-1+v.Ax-0.418.at-asin2Ψ·v-E·E-1+vAy’钛合金表面砂磨后,表面残余应力X射线测试结果与表面最大应力值相差达到100MPa,对测试结果的分析需要考虑表面应力梯度的影响;钛合金电子束焊对接接头残余应力实际测试表明最大纵向应力出现在热影响区和熔合区附近,焊缝中心处纵向应力较低。