<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">zldm</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Заводская лаборатория. Диагностика материалов</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Industrial laboratory. Diagnostics of materials</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1028-6861</issn><issn pub-type="epub">2588-0187</issn><publisher><publisher-name>ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.26896/1028-6861-2024-90-7-76-83</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">zldm-2252</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>STRUCTURE AND PROPERTIES INVESTIGATION</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Оценка ошибки измерения остаточных напряжений методом сверления отверстий</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Evaluation of the errors of measuring residual stresses by the hole drilling method</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Монахов</surname><given-names>А. Д.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Monakhov</surname><given-names>A. D.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Антон Дмитриевич Монахов </p><p>105005, Москва, ул. Радио, д. 17</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Anton D. Monakhov </p><p>17, ul. Radio, Moscow, 105005, Russia</p></bio><email xlink:type="simple">a.d.monakhov@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Гриневич</surname><given-names>Д. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Grinevich</surname><given-names>D. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Дмитрий Владимирович Гриневич </p><p>105005, Москва, ул. Радио, д. 17</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dmitry V. Grinevich </p><p>17, ul. Radio, Moscow, 105005, Russia</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Яковлев</surname><given-names>Н. О.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Yakovlev</surname><given-names>N. O.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Николай Олегович Яковлев </p><p>105005, Москва, ул. Радио, д. 17</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Nikolai O. Yakovlev </p><p>17, ul. Radio, Moscow, 105005, Russia</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>All-Russian Scientific-Research Institute of Aviation Materials, of National Research Center «Kurchatov Institute»</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>27</day><month>07</month><year>2024</year></pub-date><volume>90</volume><issue>7</issue><fpage>76</fpage><lpage>83</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Монахов А.Д., Гриневич Д.В., Яковлев Н.О., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Монахов А.Д., Гриневич Д.В., Яковлев Н.О.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Monakhov A.D., Grinevich D.V., Yakovlev N.O.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.zldm.ru/jour/article/view/2252">https://www.zldm.ru/jour/article/view/2252</self-uri><abstract><p>Разработана конфигурация образца с заданным по глубине распределением остаточных напряжений в целях отработки режимов исследования остаточных напряжений механическими и физическими методами. Способ формирования образца основан на неравномерном пластическом деформировании алюминиевой балки прямоугольного сечения по схеме чистого изгиба. Контроль деформированного состояния в процессе нагружения проводили на торцевой поверхности образца по полю нормальных деформаций, полученных с помощью системы корреляции цифровых изображений. Глубина пластически деформированного слоя составила 1,3 мм, получено симметричное относительно нейтральной оси образца напряженное состояние обратного знака. Теоретическое распределение остаточных напряжений, полученных в результате разгрузки пластически деформированного образца, определено по результатам численного расчета конечно-элементной модели с учетом физико-механических характеристик, упругопластического упрочнения, а также кривой деформирования в истинных координатах, полученной при одноосном растяжении элементарных образцов. Проведено исследование неоднородных по глубине остаточных напряжений методом сверления отверстий в соответствии с ASTM E837 на двух противоположных сторонах образца — областях растяжения при деформировании и сжатия. Контроль деформационного отклика в результате сверления фиксировали с помощью трехосевых тензометрических розеток. Результаты фактического измерения продольной компоненты остаточных напряжений были сопоставлены с их теоретическим распределением, полученным численным способом. Так, среднеквадратичная ошибка измерения остаточных напряжений относительно их теоретического распределения на образце из алюминиевого сплава достигает 18,7 МПа. Стоит отметить, что бóльшие ошибки измерения зафиксированы на малых глубинах, для которых характерны небольшие значения деформаций, сопоставимые с величиной дробового шума.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>A sample configuration with a specified distribution of residual stresses in depth was developed to elaborate modes for studying residual stresses using mechanical and physical methods. The sample formation technique is based on non-uniform plastic deformation of an aluminum beam of rectangular cross section according to the pure bending scheme. The control of the deformed state during loading was performed on the end surface of the sample by the field of normal deformations obtained using a digital image correlation system. The depth of the plastically deformed layer was 1.3 mm. The theoretical distribution of residual stresses obtained as a result of unloading of a plastically deformed sample was determined from the results of a numerical calculation of a finite element model, with allowance for the physical and mechanical characteristics, elastic-plastic hardening, as well as the deformation curve in true coordinates obtained as a result of uniaxial tension on elementary samples. A study of residual stresses inhomogeneous in depth was carried out by drilling holes in accordance with ASTM E837 on two opposite sides of the sample: the region of tension under loading and the area of compression, respectively. The control of the deformation response resulted from drilling was recorded using three-axis strain gauge rosettes. The results of the actual measurement of the longitudinal component of residual stresses were compared with their theoretical distribution obtained by a numerical method. The root-mean-square error in measuring residual stresses, relative to their theoretical distribution, for an aluminum alloy sample reaches 18.7 MPa. It should be noted that largest measurement errors were recorded at small depths, since they are characterized by small values of deformations comparable to the value of shot noise.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>остаточные напряжения</kwd><kwd>метод сверления отверстий</kwd><kwd>стандартный образец</kwd><kwd>пластическая деформация</kwd><kwd>метод конечных элементов</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>residual stresses</kwd><kwd>hole drilling method</kwd><kwd>reference sample</kwd><kwd>plastic strain</kwd><kwd>finite element method</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления «Фундаментально-ориентированные исследования, квалификация материалов, неразрушающий контроль» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») с использованием оборудования ЦКП «Климатические испытания» НИЦ «Курчатовский институт» — ВИАМ.</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Каблов Е. Н., Дынин Н. В., Бенариеб И. и др. Изменение структуры и механических свойств при термической обработке алюминиевых сплавов типа ALSI10MG, полученных методом селективного лазерного сплавления / Металловедение и термическая обработка металлов. 2022. № 10(808). С. 20 – 28. DOI: 10.30906/mitom-2022-10-20-28</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kablov E. N., Dynin N. V., Benarieb I., et al. Changes in the structure and mechanical properties under heat treatment of ALSI10MG-type aluminum alloys obtained by selective laser melting / Metalloved. Term. Obrab. Met. 2022. N 10(808). P. 20 – 28 [in Russian]. DOI: 10.30906/mitom-2022-10-20-28</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Каблов Е. Н., Бакрадзе М. М., Громов В. И. и др. Новые высокопрочные конструкционные и коррозионностойкие стали для аэрокосмической техники разработки ФГУП «ВИАМ» (обзор) / Авиационные материалы и технологии. 2020. № 1(58). С. 3 – 11. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-3-11</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kablov E. N., Bakradze M. M., Gromov V. I., et al. New high strength structural and corrosion-resistant steels for aerospace equipment developed by FSUE «VIAM» (review) / Aviats. Mater. Tekhnol. 2020. N 1(58). P. 3 – 11 [in Russian]. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-3-11</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Медведев П. Н., Гуляев А. И. Анализ пространственного распределения трещин в жаропрочном никелевом сплаве, изготовленном по технологии СЛС / Авиационные материалы и технологии. 2020. № 1(58). С. 12 – 18. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-12-18</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Medvedev P. N., Gulyaev A. I. Analysis of the spatial distribution of cracks in a heat-resistant nickel alloy manufactured using SLM technology / Aviats. Mater. Tekhnol. 2020. N 1(58). P. 12 – 18 [in Russian]. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-12-18</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Попов А. Л., Козинцев В. М., Челюбеев Д. А., Левитин А. Л. Метод отверстия в диагностике остаточных напряжений / Прикладная математика и механика. 2021. Т. 85. № 2. С. 210 – 238. DOI: 10.31857/S0032823521010069</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Popov A. L., Kozintsev V. M., Chelyubeev D. A., Levitin A. L. Hole method in residual stress diagnostics / Prikl. Matem. Mekh. 2021. Vol. 85. N 2. P. 210 – 238 [in Russian]. DOI: 10.31857/S0032823521010069</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хлыбов А. А., Рябов Д. А., Минков К. А. Контроль остаточных напряжений в образцах из стали 5ХНМ акустическим методом / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. № 9. С. 30 – 36. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-9-30-36</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khlybov A. A., Ryabov D. A., Minkov K. A. Acoustic control of the residual stresses in steel 5KhNM samples / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2020. Vol. 86. N 9. P. 30 – 36 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-9-30-36</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ноняк Д. В., Денисов И. В., Первухина О. Л. Влияние технологического цикла производства на изменение физико-механических характеристик биметалла со стыковым сварным соединением в плакирующем слое / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 7. С. 59 – 66. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-7-59-66</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nonyak D. V., Denisov I. V., Pervukhina O. L. The influence of the technological cycle of production on the change in the physical and mechanical characteristics of bimetal with a butt welded joint in the cladding layer / Indestr. Lab. Mater. Diagn. 2021. Vol. 87. N 7. P. 59 – 66. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-7-59-66</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Luo Q. A modified X-ray diffraction method to measure residual normal and shear stresses of machined surfaces / The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. Vol. 119. P. 3595 – 3606. DOI: 10.3390/lubricants10030037</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Luo Q. A modified X-ray diffraction method to measure residual normal and shear stresses of machined surfaces / The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. Vol. 119. P. 3595 – 3606. DOI: 10.3390/lubricants10030037</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Schajer G. S., Abraham C. Residual Stress Measurements in Finite-Thickness Materials by Hole-Drilling / Experimental Mechanics. 2014. Vol. 54. N 9. P. 1515 – 1522. DOI: 10.1007/s11340-014-9935-6</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Schajer G. S., Abraham C. Residual Stress Measurements in Finite-Thickness Materials by Hole-Drilling / Experimental Mechanics. 2014. Vol. 54. N 9. P. 1515 – 1522. DOI: 10.1007/s11340-014-9935-6</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Монахов А. Д., Яковлев Н. О., Автаев В. В., Котова Е. А. Разрушающие методы определения остаточных напряжений (обзор) / Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн., 2021. № 9. Ст. 10. DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-9-95-104</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Monakhov A. D., Yakovlev N. O., Avtaev V. V., Kotova E. A. Destructive methods for determining residual stresses (review) / Tr. VIAM. 2021. N 9. Art. 10. [in Russian]. DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-9-95-104</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Монахов А. Д., Яковлев Н. О., Шершак П. В. Методы формирования образцов с искусственно созданным распределением остаточных напряжений (обзор) / Авиационные материалы и технологии. 2023. № 4(73). С. 122 – 132.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Monakhov A. D., Yakovlev N. O., Shershak P. V. Methods for the formation of objects with an artificially created residual stresses (review) / Aviats. Mater. Tekhnol. 2023. N 4(73). P. 122 – 132 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Valentini E., Benincasa A., Santus C. Bending test rig for validating the hole drilling method residual stress measurement / Materials Science Forum. 2014. Vols. 768 – 769. P. 150 – 157. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.768-769.150</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Valentini E., Benincasa A., Santus C. Bending test rig for validating the hole drilling method residual stress measurement / Materials Science Forum. 2014. Vols. 768 – 769. P. 150 – 157. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.768-769.150</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Beghini M., Santus C., Valentini E., Benincasa A. Experimental verification of the hole drilling plasticity effect correction / Materials Science Forum. 2011. Vol. 681. P. 151 – 158. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.681.151</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Beghini M., Santus C., Valentini E., Benincasa A. Experimental verification of the hole drilling plasticity effect correction / Materials Science Forum. 2011. Vol. 681. P. 151 – 158. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.681.151</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zhang B., Zhu J. Residual Stress Measurement of an Interference Fit Specimen Based on Moiré Interferometry and Hole-Drilling Method / Optics. 2015. N 4(3 – 1). P. 1 – 4. DOI: 10.11648/j.optics.s.2015040301.11</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhang B., Zhu J. Residual Stress Measurement of an Interference Fit Specimen Based on Moiré Interferometry and Hole-Drilling Method / Optics. 2015. N 4(3 – 1). P. 1 – 4. DOI: 10.11648/j.optics.s.2015040301.11</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Lefebvre F., Wasniewski E., Francois M. External reference samples for residual stress analysis by X-ray diffraction / Advanced Materials Research. 2014. Vol. 996. P. 221 – 227. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.996.221</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lefebvre F., Wasniewski E., Francois M. External reference samples for residual stress analysis by X-ray diffraction / Advanced Materials Research. 2014. Vol. 996. P. 221 – 227. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.996.221</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гринченко М. И. Методы и технологии создания эталонного образца механических напряжений / В мире неразрушающего контроля. 2018. Т. 21. № 1. С. 31 – 35.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grinchenko M. I. Methods and technologies for creating a reference specimen of mechanical stresses / V Mire Nerazr. Kontr. 2018. Vol. 21. N 1. P. 31 – 35 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Wang X. B. Residual Stress Distribution in Pure Bending Beam Subjected to Tensile Failure on One Side / Materials Science Forum. 2006. Vols. 524 – 525. P. 253 – 258. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.524-525.253</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Wang X. B. Residual Stress Distribution in Pure Bending Beam Subjected to Tensile Failure on One Side / Materials Science Forum. 2006. Vols. 524 – 525. P. 253 – 258. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.524-525.253</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Монахов А. Д., Гуляев М. М., Гладышева Н. Е. и др. Применение метода корреляции цифровых изображений для построения диаграмм деформирования в истинных координатах / Известия вузов. Цветная металлургия. 2023. № 29(3). С. 79 – 88. DOI: 10.17073/0021-3438-2023-3-79-88</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Monakhov A. D., Gulyaev M. M., Gladysheva N. E., et al. Application of the digital image correlation method for determination of deformation curves in true coordinates / Izv. Vuzov. Tsvet. Met. 2023. N 29(3). P. 79 – 88 [in Russian]. DOI: 10.17073/0021-3438-2023-3-79-88</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Валиуллин А. Х. Предельный упругопластический изгиб балки / Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 2. С. 70 – 75.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Valiullin A. Kh. Ultimate elastoplastic bending of a beam / Vestn. Kazan. Tekhnol. Univ. 2012. Vol. 15. N 2. P. 70 – 75 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sutton M. A., Orteu J.-J., Schreier H. W. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements. — Columbia, SC, USA: University of South Carolina, 2009. — 322 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sutton M. A., Orteu J.-J., Schreier H. W. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements. — Columbia, SC, USA: University of South Carolina, 2009. — 322 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zabala J., Peñafiel R., Oscar S. On the Digital Image Correlation Technique / Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 49. Part 1. P. 79 – 84. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.07.476</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zabala J., Peñafiel R., Oscar S. On the Digital Image Correlation Technique / Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 49. Part 1. P. 79 – 84. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.07.476</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Букеткин Б. В., Жуков В. С., Ширшов А. А. Поперечный изгиб заготовки прямоугольного сечения при больших пластических деформациях / Инженерный журнал: наука и инновации. 2022. № 2(122). DOI: 10.18698/2308-6033-2022-2-2150</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Buketkin B. V., Zhukov V. S., Shirshov A. A. Transverse bending of a rectangular workpiece at large plastic deformations / Eng. J. Sci. Innovations. 2022. N 2(122) [in Russian]. DOI: 10.18698/2308-6033-2022-2-2150</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
