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技術(shù)文章
殘余應(yīng)力的檢測
點(diǎn)擊次數(shù)：3110 發(fā)布時間：2015-8-21
殘余應(yīng)力的測定方法大致可分為機(jī)械測量法和物理測量法兩類,。
物理測量法包括X射線法、磁性法,、和超聲波法等,。它們分別利用晶體的X射線衍射現(xiàn)象.材料在應(yīng)力作用下的磁性變化和超聲效應(yīng)來求得殘余應(yīng)力的量值,。它們是無損的測量方法。其中X射線法使用較多,，比較成熟,，被認(rèn)為是物理測量法中較為的一種測量方法。磁彈性法和超聲波法均是新方法,，尚不成熟,，但普遍地認(rèn)為是有發(fā)展前途的兩種測試方法。物理法的測試設(shè)備復(fù)雜.昂貴.精度不高,。特別是應(yīng)用于現(xiàn)場實(shí)測時,，都有一定的局限性和困難。
機(jī)械方法包括切割法,、套環(huán)法和鉆孔法（下面主要介紹）等,，它是把被測點(diǎn)的應(yīng)力給予釋放,，并采用電阻應(yīng)變計測量技術(shù)測出釋放應(yīng)變而計算出原有殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的釋放方法是通過機(jī)械切割分離或鉆一盲孔等方法,，因此它是一種破壞性或半破壞性的測量方法,，但它具有簡單、準(zhǔn)確等特點(diǎn),。
從兩類方法的測試功能來說,，機(jī)械方法以測試宏觀殘余應(yīng)力為目的，而物理方法則測試宏觀應(yīng)力與微觀應(yīng)力的綜合值,。因此兩種方法測試的結(jié)果一般來說是有區(qū)別的,。
一、分離法測量殘余應(yīng)力
切割法和套環(huán)法都是將被測點(diǎn)與其鄰近部分分開以釋放殘余應(yīng)力,，因此統(tǒng)稱分離法,。它是測量殘余應(yīng)力的一種zui簡單的方法，多用于測量表面殘余應(yīng)力或沿厚度方向應(yīng)力變化較小的構(gòu)件上的殘余應(yīng)力,。
（一）,、切割法：在欲測部位劃線：劃出20mm×20mm的方格將測點(diǎn)圍在正中。在方格內(nèi)一定方向上貼應(yīng)變計和應(yīng)變花,，再將應(yīng)變計與應(yīng)變儀相連,，通電調(diào)平。然后用銑床或手鋸慢速切割方格線,，使被測點(diǎn)與周圍部分分離開,。切割后，再測應(yīng)變計得到的釋放應(yīng)變,。它與構(gòu)件原有應(yīng)變量值相同,、符號相反，因此計算應(yīng)力時,，應(yīng)將所得值乘以負(fù)號,。
釋放后的殘余應(yīng)力計算方法如下：
1、如果已知構(gòu)件的殘余應(yīng)力為單向應(yīng)力狀態(tài),，只要在主應(yīng)力方向貼一個應(yīng)變片（如圖3.1）即可,。分割后得釋放應(yīng)變ε，由虎克定律可知其殘余應(yīng)力為： σ=-Eε （1）
2,、如果構(gòu)件上殘余應(yīng)力方向已知,，則在測點(diǎn)處沿主應(yīng)力方向粘貼兩個應(yīng)變片1和2（如圖3.2所示）。分割構(gòu)件后測出ε1和 ε2,，計算殘余主應(yīng)力為：
3,、如圖被測點(diǎn)殘余主應(yīng)力方向未知，則需貼三向應(yīng)變花（如圖3.3所示）。連接應(yīng)變儀調(diào)平后,，沿虛線切割開,，觀察應(yīng)變儀，直到切割處溫度下降到常溫時,，測出再按（3）公式計算出主應(yīng)力及其方向來。
（二）,、套環(huán)法：在一些大型構(gòu)件上,，切割法有時難于進(jìn)行，這時可采用套環(huán)法進(jìn)行分離,。其原理及貼片方法與切割法相同,，但分離的技術(shù)不同于切割法。先以被測點(diǎn)為圓心,，劃半徑為15mm的圓,，然后在圓內(nèi)貼片并調(diào)平應(yīng)變儀。再用小型鉆床（Φ3mm的鉆頭）或手電鉆在圓周線上連續(xù)鉆孔,，孔深約10mm左右,。相鄰孔間要鉆通，使被測點(diǎn)與周圍分割開來,，如圖3.4所示,。
套環(huán)法的應(yīng)變計布置和公式均與切割法相同。
（三）,、切割法與套環(huán)法的對比試驗(yàn)：圖3.5是一厚度為14mm的雙焊道板梁,。由于結(jié)構(gòu)對稱兩焊道中間部分沿中心線上殘余應(yīng)力分布基本上是相同的，且方向是已知的,。沿長度方向做12等份做為殘余應(yīng)力測試點(diǎn),。其中單號點(diǎn)采用套環(huán)法，雙號采用切割法進(jìn)行殘余應(yīng)力測試,。表3.1給出測得的各點(diǎn)殘余應(yīng)力值,。不難看出切割法與套環(huán)法測得的結(jié)果基本相同，數(shù)據(jù)具有較好的穩(wěn)定性,，分散度較小,。相對于其他方法來說，切割法和套環(huán)法具有較好的穩(wěn)定性和較高的精度,，適用于在允許局部破壞的構(gòu)件上測殘余應(yīng)力,。
物理測量法包括X射線法、磁性法,、和超聲波法等,。它們分別利用晶體的X射線衍射現(xiàn)象.材料在應(yīng)力作用下的磁性變化和超聲效應(yīng)來求得殘余應(yīng)力的量值,。它們是無損的測量方法。其中X射線法使用較多,，比較成熟,，被認(rèn)為是物理測量法中較為的一種測量方法。磁彈性法和超聲波法均是新方法,，尚不成熟,，但普遍地認(rèn)為是有發(fā)展前途的兩種測試方法。物理法的測試設(shè)備復(fù)雜.昂貴.精度不高,。特別是應(yīng)用于現(xiàn)場實(shí)測時,，都有一定的局限性和困難。
機(jī)械方法包括切割法,、套環(huán)法和鉆孔法（下面主要介紹）等,，它是把被測點(diǎn)的應(yīng)力給予釋放,，并采用電阻應(yīng)變計測量技術(shù)測出釋放應(yīng)變而計算出原有殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的釋放方法是通過機(jī)械切割分離或鉆一盲孔等方法,，因此它是一種破壞性或半破壞性的測量方法,，但它具有簡單、準(zhǔn)確等特點(diǎn),。
從兩類方法的測試功能來說,，機(jī)械方法以測試宏觀殘余應(yīng)力為目的，而物理方法則測試宏觀應(yīng)力與微觀應(yīng)力的綜合值,。因此兩種方法測試的結(jié)果一般來說是有區(qū)別的,。
一、分離法測量殘余應(yīng)力
切割法和套環(huán)法都是將被測點(diǎn)與其鄰近部分分開以釋放殘余應(yīng)力,，因此統(tǒng)稱分離法,。它是測量殘余應(yīng)力的一種zui簡單的方法，多用于測量表面殘余應(yīng)力或沿厚度方向應(yīng)力變化較小的構(gòu)件上的殘余應(yīng)力,。
（一）,、切割法：在欲測部位劃線：劃出20mm×20mm的方格將測點(diǎn)圍在正中。在方格內(nèi)一定方向上貼應(yīng)變計和應(yīng)變花,，再將應(yīng)變計與應(yīng)變儀相連,，通電調(diào)平。然后用銑床或手鋸慢速切割方格線,，使被測點(diǎn)與周圍部分分離開,。切割后，再測應(yīng)變計得到的釋放應(yīng)變,。它與構(gòu)件原有應(yīng)變量值相同,、符號相反，因此計算應(yīng)力時,，應(yīng)將所得值乘以負(fù)號,。
釋放后的殘余應(yīng)力計算方法如下：
1、如果已知構(gòu)件的殘余應(yīng)力為單向應(yīng)力狀態(tài),，只要在主應(yīng)力方向貼一個應(yīng)變片（如圖3.1）即可,。分割后得釋放應(yīng)變ε，由虎克定律可知其殘余應(yīng)力為： σ=-Eε （1）
2,、如果構(gòu)件上殘余應(yīng)力方向已知,，則在測點(diǎn)處沿主應(yīng)力方向粘貼兩個應(yīng)變片1和2（如圖3.2所示）。分割構(gòu)件后測出ε1和 ε2,，計算殘余主應(yīng)力為：
3,、如圖被測點(diǎn)殘余主應(yīng)力方向未知，則需貼三向應(yīng)變花（如圖3.3所示）。連接應(yīng)變儀調(diào)平后,，沿虛線切割開,，觀察應(yīng)變儀，直到切割處溫度下降到常溫時,，測出再按（3）公式計算出主應(yīng)力及其方向來。
（二）,、套環(huán)法：在一些大型構(gòu)件上,，切割法有時難于進(jìn)行，這時可采用套環(huán)法進(jìn)行分離,。其原理及貼片方法與切割法相同,，但分離的技術(shù)不同于切割法。先以被測點(diǎn)為圓心,，劃半徑為15mm的圓,，然后在圓內(nèi)貼片并調(diào)平應(yīng)變儀。再用小型鉆床（Φ3mm的鉆頭）或手電鉆在圓周線上連續(xù)鉆孔,，孔深約10mm左右,。相鄰孔間要鉆通，使被測點(diǎn)與周圍分割開來,，如圖3.4所示,。
套環(huán)法的應(yīng)變計布置和公式均與切割法相同。
（三）,、切割法與套環(huán)法的對比試驗(yàn)：圖3.5是一厚度為14mm的雙焊道板梁,。由于結(jié)構(gòu)對稱兩焊道中間部分沿中心線上殘余應(yīng)力分布基本上是相同的，且方向是已知的,。沿長度方向做12等份做為殘余應(yīng)力測試點(diǎn),。其中單號點(diǎn)采用套環(huán)法，雙號采用切割法進(jìn)行殘余應(yīng)力測試,。表3.1給出測得的各點(diǎn)殘余應(yīng)力值,。不難看出切割法與套環(huán)法測得的結(jié)果基本相同，數(shù)據(jù)具有較好的穩(wěn)定性,，分散度較小,。相對于其他方法來說，切割法和套環(huán)法具有較好的穩(wěn)定性和較高的精度,，適用于在允許局部破壞的構(gòu)件上測殘余應(yīng)力,。