Určení zbytkových napětí pomocí odvrtávací metody při uvažování konečných rozměrů měřeného tělesa

Abstract

Diplomová práca sa zaoberá skúmaním vplyvu konečných rozmerov telesa na vyhodnocovanie zvyškových napätí pomocou odvŕtavacej metódy, ktorá bola odvodená pre telesá s dostatočne veľkými rozmermi na to, aby neovplyvňovali meranie. Na posúdenie vplyvu konečných rozmerov telesa na vyhodnocované zvyškové napätia bol pomocou metódy konečných prvkov vytvorený výpočtový model simulujúci odvŕtavaciu metódu. Pri tvorbe výpočtového modelu boli zavedené predpoklady zahŕňajúce požadovaný tvar geometrie a homogénny priebeh zvyškových napätí po hĺbke vyvŕtavanej diery. Výpočtový model bol následne parametrizovaný, aby mohli byť pomocou neho nasimulované rôzne kombinácie konečných rozmerov telesa, na základe ktorých sa skúmal ich vplyv na vyhodnocované zvyškové napätia. V ďalšej časti práce bol skúmaný vplyv biaxiality zvyškových napätí na presnosť ich vyhodnocovania. Následne boli navrhnuté tri korekčné algoritmy, ktorých úlohou bolo chyby vyhodnocovaných zvyškových napätí spôsobené konečnými rozmermi telesa minimalizovať. Prvý korekčný algoritmus pozostával z korekcie kalibračných koeficientov, druhý z korekcie vstupných pomerných deformácií a tretí z korekcie vyhodnotených zvyškových napätí. V poslednej časti práce boli jednotlivé korekčné algoritmy testované a navzájom porovnané. Na základe výsledkov práce je možné korigovať vyhodnotené zvyškové napätia zaťažené chybou spôsobenou konečnými rozmermi telesa, a to za predpokladu splnenia požadovaného tvaru geometrie a homogénneho priebehu zvyškových napätí po hĺbke vyvŕtavanej diery.The diploma thesis analyses the impact of the finite dimensions of a body on residual stresses by means of the hole-drilling method which was derived for bodies of dimensions large enough not to affect the measurement. To assess the impact of the finite dimensions of a body on measured residual stresses, a computational model simulating the hole drilling method was created using the finite element method. The assumptions made during the creation of the computational model included a desired geometric shape and an uniform residual stresses along the depth of the drilled hole. The computational model was subsequently parameterised so that it could be used to simulate different combinations of the finite dimensions of a body, whose impact on measured residual stresses was analysed. In the next part of the thesis, the impact of the biaxiality of residual stresses on the accuracy of their measurement was assessed. Subsequently, three correction algorithms were proposed to minimise the errors of measured residual stresses caused by the finite dimensions of a body. The first correction algorithm is supposed to correct calibration coefficients, the second one to correct input strains, and the third one to correct the assessed residual stresses. In the last part of the thesis, the individual correction algorithms were tested and compared. The outcomes of the diploma thesis suggest the possibility to correct the errors in the analysed residual stresses due to finite dimensions of a body, on the condition of a desired geometric shape and an uniform stresses along the depth of the drilled hole.