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残余应力的检测
点击次数:1322 发布时间:2015-08-21
        残余应力的测定方法大致可分为机械测量法和物理测量法两类。
        物理测量法包括X射线法、磁性法、和超声波法等。它们分别利用晶体的X射线衍射现象.材料在应力作用下的磁性变化和超声效应来求得残余应力的量值。它们是无损的测量方法。其中X射线法使用较多,比较成熟,被认为是物理测量法中较为的一种测量方法。磁弹性法和超声波法均是新方法,尚不成熟,但普遍地认为是有发展前途的两种测试方法。物理法的测试设备复杂.昂贵.精度不高。特别是应用于现场实测时,都有一定的局限性和困难。
        机械方法包括切割法、套环法和钻孔法(下面主要介绍)等,它是把被测点的应力给予释放,并采用电阻应变计测量技术测出释放应变而计算出原有残余应力。残余应力的释放方法是通过机械切割分离或钻一盲孔等方法,因此它是一种破坏性或半破坏性的测量方法,但它具有简单、准确等特点。
        从两类方法的测试功能来说,机械方法以测试宏观残余应力为目的,而物理方法则测试宏观应力与微观应力的综合值。因此两种方法测试的结果一般来说是有区别的。

一、分离法测量残余应力
        切割法和套环法都是将被测点与其邻近部分分开以释放残余应力,因此统称分离法。它是测量残余应力的一种zui简单的方法,多用于测量表面残余应力或沿厚度方向应力变化较小的构件上的残余应力。
       (一)、切割法:在欲测部位划线:划出20mm×20mm的方格将测点围在正中。在方格内一定方向上贴应变计和应变花,再将应变计与应变仪相连,通电调平。然后用铣床或手锯慢速切割方格线,使被测点与周围部分分离开。切割后,再测应变计得到的释放应变。它与构件原有应变量值相同、符号相反,因此计算应力时,应将所得值乘以负号。

释放后的残余应力计算方法如下:
1、如果已知构件的残余应力为单向应力状态,只要在主应力方向贴一个应变片(如图3.1)即可。分割后得释放应变ε,由虎克定律可知其残余应力为: σ=-Eε (1)
2、如果构件上残余应力方向已知,则在测点处沿主应力方向粘贴两个应变片1和2(如图3.2所示)。分割构件后测出ε1和 ε2,计算残余主应力为:
3、如图被测点残余主应力方向未知,则需贴三向应变花(如图3.3所示)。连接应变仪调平后,沿虚线切割开,观察应变仪,直到切割处温度下降到常温时,测出再按(3)公式计算出主应力及其方向来。
       
       (二)、套环法:在一些大型构件上,切割法有时难于进行,这时可采用套环法进行分离。其原理及贴片方法与切割法相同,但分离的技术不同于切割法。先以被测点为圆心,划半径为15mm的圆,然后在圆内贴片并调平应变仪。再用小型钻床(Φ3mm的钻头)或手电钻在圆周线上连续钻孔,孔深约10mm左右。相邻孔间要钻通,使被测点与周围分割开来,如图3.4所示。
套环法的应变计布置和公式均与切割法相同。
      (三)、切割法与套环法的对比试验:图3.5是一厚度为14mm的双焊道板梁。由于结构对称两焊道中间部分沿中心线上残余应力分布基本上是相同的,且方向是已知的。沿长度方向做12等份做为残余应力测试点。其中单号点采用套环法,双号采用切割法进行残余应力测试。表3.1给出测得的各点残余应力值。不难看出切割法与套环法测得的结果基本相同,数据具有较好的稳定性,分散度较小。相对于其他方法来说,切割法和套环法具有较好的稳定性和较高的精度,适用于在允许局部破坏的构件上测残余应力。

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