残余应力检测
压痕法残余应力测试
压痕法残余应力测试一、什么是压痕法残余应力测试?压痕法残余应力测试是一种非破坏性的材料力学测试方法,用于测量材料表面的残余应力。
该方法通过在材料表面制作一个微小的凸起,然后测量凸起周围的表面形变来计算出该区域的残余应力。
这种测试方法可以用于各种材料,包括金属、陶瓷、塑料等。
二、压痕法残余应力测试原理1. 原理概述压痕法残余应力测试是通过对材料表面进行微小的变形来测量其残余应力。
当在材料表面施加一定大小的载荷时,会形成一个微小的凸起。
这个凸起周围会产生一定程度的塑性变形,从而导致该区域内存在着残余应力。
2. 测试步骤压痕法残余应力测试主要分为以下几个步骤:(1)选择适当的载荷和工具尖头;(2)将工具尖头放置在待测材料表面上,并施加一定大小的载荷;(3)卸载载荷并移除工具尖头;(4)测量凸起周围的表面形变,并根据形变计算出残余应力。
三、压痕法残余应力测试的应用1. 应用领域压痕法残余应力测试可以用于各种材料的残余应力测量,特别是对于那些难以进行传统拉伸或压缩测试的材料,如薄膜、涂层等。
该测试方法在金属、陶瓷、塑料等行业中得到广泛应用。
2. 应用案例(1)汽车工业:在汽车发动机活塞环上使用该方法来检测其表面的残余应力,以确保其正常工作并延长使用寿命。
(2)航空航天工业:在航空航天部件上使用该方法来检测其表面的残余应力,以确保其安全可靠。
(3)电子行业:在电子元器件上使用该方法来检测其表面的残余应力,以确保其性能和可靠性。
四、压痕法残余应力测试的优点和局限性1. 优点(1)非破坏性:与传统拉伸或压缩测试相比,压痕法残余应力测试不会对材料造成破坏。
(2)简便易行:该测试方法只需要一些简单的工具和设备就可以完成,不需要复杂的仪器和设备。
(3)适用范围广:该方法适用于各种材料,包括金属、陶瓷、塑料等。
2. 局限性(1)精度受限:由于测量的是表面残余应力,因此该测试方法的精度受到表面形貌和材料性质的影响。
(2)局部性强:由于测量的是一个小区域内的残余应力,因此该测试方法不能反映整个材料内部的应力分布情况。
钻孔法测量残余应力
钻孔法测量残余应力测量原理钻孔法测量残余应力是基于材料力学中的应力释放原理。
当在材料表面钻孔时,孔周围的材料会发生弹性变形,这种变形会受到材料内部的残余应力的影响。
通过测量钻孔后的表面位移,可以确定孔周围的残余应力状态。
实验步骤钻孔法测量残余应力的实验步骤如下:1、选择合适的材料试件,进行表面处理,确保表面平整无杂质。
2、使用高精度的钻机在材料试件的表面钻孔,钻孔直径一般在0.5-1.0mm之间,孔深约为10-20mm。
3、在钻孔前、钻孔后和取下钻屑后分别使用光学显微镜观察孔周围的表面形貌,并记录下来。
4、根据观察到的表面形貌变化,计算出钻孔前后的位移量。
5、根据位移量和材料的弹性常数,计算出孔周围的残余应力。
精度分析钻孔法测量残余应力的精度主要受到以下因素的影响:1、钻孔直径和深度的精度:钻孔直径和深度的变化会影响位移量的测量精度,进而影响残余应力的计算精度。
2、表面处理质量:表面处理不干净会导致钻头受损,从而影响钻孔质量。
3、观察和测量误差:观察和测量表面形貌变化的过程中可能存在误差,导致位移量的计算不准确。
4、材料本身的力学性能:材料的弹性常数等力学性能参数的准确性也会影响残余应力的计算精度。
为了提高精度,需要采取以下措施:1、使用高精度的钻机和测量设备,确保钻孔直径和深度的准确性。
2、加强表面处理,确保表面干净无杂质。
3、使用高精度的光学显微镜进行观察和测量,减少人为误差。
4、对材料试件进行详细的质量和性能检测,确保其符合实验要求。
数据处理根据实验步骤中记录的位移量和材料的弹性常数,可以计算出孔周围的残余应力。
一般而言,钻孔法测量残余应力的数据处理可以采用以下步骤:1、计算钻孔前后的位移量差值,得到孔周围的位移变化量。
2、根据位移变化量和材料的弹性常数,利用应力释放原理计算孔周围的残余应力。
3、将计算得到的残余应力与实验前的预测值进行比较,评估测量结果的准确性。
4、如果测量结果不满足要求,可能需要重新进行实验,并检查实验步骤和数据处理方法是否正确。
pc残余应力检测标准
PC残余应力检测标准一、钻孔应变释放法钻孔应变释放法是一种通过在混凝土中钻孔,然后测量钻孔周围的应变变化来推算残余应力的方法。
该方法主要适用于测量较浅的表面应力,同时要求钻孔周围无其他干扰因素。
该方法的优点是设备简单、操作方便,但精度相对较低,且对结构会造成一定损伤。
二、全释放应变法全释放应变法是一种通过在混凝土表面粘贴应变片,然后测量应变片的应变变化来推算残余应力的方法。
该方法适用于测量较深层的应力,但精度受多种因素影响,如应变片的粘贴质量、温度变化等。
该方法的优点是能够测量深层应力,且对结构无损伤,但操作较为繁琐,需要专业人员操作。
三、电磁检测方法电磁检测方法是一种利用电磁感应原理来测量混凝土中钢筋应力的方法。
该方法通过在混凝土表面发射电磁波,然后接收反射回来的电磁波,通过分析反射波的相位和振幅等信息来推算钢筋的应力。
该方法适用于测量钢筋的应力,但精度受多种因素影响,如钢筋的位置、混凝土的密度等。
该方法的优点是不需要在混凝土中钻孔或粘贴应变片,对结构无损伤,但需要专业人员操作。
四、X射线衍射方法X射线衍射方法是一种利用X射线在混凝土中衍射产生的布拉格衍射峰来推算残余应力的方法。
该方法适用于测量混凝土中的各种矿物相的残余应力,但精度受多种因素影响,如混凝土的成分、密度等。
该方法的优点是能够测量混凝土中的各种矿物相的残余应力,但需要使用昂贵的设备,且操作需要专业人员。
五、中子衍射方法中子衍射方法是一种利用中子在混凝土中衍射产生的布拉格衍射峰来推算残余应力的方法。
该方法适用于测量混凝土中的各种矿物相的残余应力,但精度受多种因素影响,如混凝土的成分、密度等。
该方法的优点是能够测量混凝土中的各种矿物相的残余应力,但需要使用昂贵的设备,且操作需要专业人员。
六、超声临界折射纵波检测方法超声临界折射纵波检测方法是利用超声波在混凝土中传播的物理特性,通过对超声波传播速度、振幅、频率等参数的测量和分析,推算混凝土内部的残余应力。
残余应力检测标准(一)
残余应力检测标准(一)
残余应力检测标准
简介
•残余应力是指材料在内部的各种力学作用下形成的在没有外部力作用时仍存在的应力。
•残余应力的存在对材料的性能和可靠性有重要影响。
•残余应力检测标准是确保材料质量和安全的重要手段。
全球标准
•美国标准
–美国国家标准与技术研究院(NIST)发布的[NIST SP 960-16](
–美国机械工程师学会(ASME)发表了[ASME ]( 对于工艺管道中残余应力的检测要求。
•欧洲标准
–欧洲材料和工艺协会(Federation of European
Materials Societies,FEMS)发布了一系列与残余应力检
测相关的标准,如[EUROMAT IX](
•亚洲标准
–日本标准
•日本材料学会(JSS)发布了[JIS Z 2251](
•日本试验机制造商协会(JWRI)制定了[WTC-1WB]( –中国标准
–中国材料研究学会(C-MRS)发布了[GB/T 29720](
残余应力检测方法
•表面应力测量
–X射线衍射法
–应变计法
–激光法
•体积应力测量
–中子衍射法
–相差法(Moire Method)
–磁触头测量法
残余应力的影响
•机械性能
•耐蚀性能
•疲劳寿命
•塑性变形能力
结语
残余应力检测是确保材料安全和性能的重要环节,全球范围内都有相应的检测标准。
采用不同的测量方法可以得到准确的残余应力数据,这些数据对于材料的使用和改进具有重要的指导意义。
残余应力无损检测方法
残余应力无损检测方法嘿,你知道不?残余应力那可是个大问题呢!无损检测方法就像个超级侦探,能在不破坏材料的情况下找出残余应力。
那咱就说说这神奇的无损检测方法吧!首先,X 射线衍射法就超厉害。
把材料放在那,X 射线一照,就像医生给病人拍片子似的,能看出材料内部的残余应力分布。
步骤嘛,就是调整好设备,让X 射线准确地照射到材料上,然后分析反射回来的X 射线信号。
这多牛啊!注意事项呢,可得小心操作设备,别让X 射线伤着自己。
那安全性咋样?放心吧,只要按规定操作,那是妥妥的安全。
稳定性也没得说,每次检测结果都挺靠谱。
这种方法适合检测各种金属材料,优势就是准确、快速。
比如说在航空航天领域,那飞机零件的残余应力检测可离不开它。
检测得准,飞机飞得才安心嘛!再说说超声检测法。
这就像用超声波给材料做体检。
把探头放在材料上,超声波在材料里传播,通过分析超声波的变化就能知道残余应力的情况。
步骤简单,放好探头,启动设备就行。
注意别把探头弄坏了。
安全性那是杠杠的,超声波又不会伤人。
稳定性也不错,检测结果比较稳定。
这种方法应用场景可广了,汽车制造、机械加工都能用。
优势就是方便、快捷,可以在生产线上直接检测。
这不就像有个随时待命的小助手嘛!还有磁测法呢!就像用魔法探测材料的残余应力。
通过测量材料的磁性变化来判断残余应力。
步骤不难,把仪器靠近材料就行。
注意别让磁场干扰其他设备。
安全性好得很,没啥危险。
稳定性也还行。
在钢结构检测中很管用。
优势就是可以快速检测大面积的材料。
哇塞,这多厉害!总之,残余应力无损检测方法那是超级棒!各种方法都有自己的优势和应用场景。
在实际生产中,根据不同的需求选择合适的方法,就能让我们的产品更安全、更可靠。
这难道不是超赞的事情吗?咱可一定要重视残余应力检测,让我们的生活更美好!。
残余应力检测目的
残余应力检测目的
残余应力检测的目的在于理解和评估材料内部由于加工、装配、热处理等因素产生的应力状态,这对于保障产品质量、优化生产过
程以及预防潜在的机械故障具有重要意义。
首先,残余应力的存在可能引发机械产品的早期失效。
在应力超过材料的屈服极限时,材料会发生塑性变形,进而导致结构损伤,甚至崩溃。
通过残余应力检测,我们可以及时发现并处理这些潜在
问题,延长产品的使用寿命。
其次,残余应力检测有助于优化生产过程。
在生产过程中,适当的温度变化、加工速度、模具调整等因素都会影响材料的应力状态。
通过定期的残余应力检测,我们可以了解并掌握这些因素对产
品性能的影响,进而调整生产工艺,提高产品质量。
最后,残余应力检测有助于预防潜在的机械故障。
通过对生产过程中的关键节点进行监控,我们可以预测并避免因残余应力过高
导致的结构失效,从而减少维修成本,提高生产效率。
总结,残余应力检测的目的在于理解和评估材料内部的应力状态,以确保产品的质量和性能,优化生产过程,并预防潜在的机械
故障。
它是保障产品质量和生产效益的重要手段。
残余应力检测目的
残余应力检测目的全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:残余应力检测是一种非破坏性测试方法,可以测定零件内部的残余应力状况。
残余应力是指在零件制造或使用过程中留存下来的应力,它不是由外部载荷引起的,而是在凝固、加工、焊接、淬火等过程中引起的。
残余应力会影响零件的力学性能、耐久性和稳定性,因此对于工程零件的制造和使用具有重要意义。
残余应力的存在会对零件的性能和质量产生不利影响,首先是影响零件的强度和韧性。
残余应力可能导致零件的应力集中和裂纹扩展,从而减少零件的承载能力和疲劳寿命。
其次是影响零件的变形和稳定性。
残余应力会改变零件的形状和尺寸,导致零件与其他零件之间的配合间隙失效,影响产品的装配质量和性能。
残余应力还可能引起材料的长期变形和断裂,影响零件的使用寿命和可靠性。
为了及时发现和解决零件中的残余应力问题,需要进行残余应力检测。
残余应力检测的主要目的是确定零件内部的应力分布情况和大小,了解应力的来源和产生原因,评估其对零件性能的影响,从而制定相应的改进和处理措施。
残余应力检测可以帮助工程师和技术人员深入了解零件的材料特性和加工工艺,优化零件的设计和制造过程,提高产品的质量和可靠性。
残余应力检测的方法多种多样,常用的包括光学法、磁法、超声波法、X射线衍射法等。
这些方法可以在不破坏零件的情况下,准确地测定零件内部的应力分布和大小,为工程设计和生产提供可靠的数据支持。
通过残余应力检测,可以及时发现和排除零件中潜在的缺陷和隐患,提高产品的质量和性能,减少因应力失控而导致的事故和损失。
残余应力检测是工程制造过程中的重要环节,对于确保零件质量和性能具有重要意义。
通过残余应力检测,可以及时发现和解决零件中的应力问题,提高产品的质量和可靠性,为企业的可持续发展提供有力支持。
在今后的工程设计和生产过程中,应加强对残余应力检测的应用和推广,不断提高检测技术和水平,为工程制造业的发展贡献力量。
【篇章到2000字左右】第二篇示例:残余应力是指在材料制备或加工过程中产生的内部应力。
复杂结构残余应力检测技术路线
复杂结构残余应力检测技术路线随着科学技术的不断进步,人们对于材料性能的要求也越来越高。
在工程领域,材料的残余应力是一个非常重要的指标,它直接影响着材料的使用寿命和安全性能。
因此,残余应力的检测技术就显得尤为重要。
特别是对于一些复杂结构材料,残余应力的检测更是具有挑战性。
本文将介绍一种针对复杂结构残余应力的检测技术路线,从原理到实际应用都将进行详细的阐述。
一、残余应力的概念和影响1.1残余应力的定义残余应力是指在材料内部或表面产生的静态应力。
它是在材料制备、成型或加工过程中产生的,不同于外部加载引起的应力。
残余应力可以分为正应力和剪切应力,它直接影响材料的强度、韧性、蠕变和疲劳等性能。
1.2残余应力的影响残余应力会影响材料的使用性能和加工工艺。
在使用过程中,残余应力容易导致材料的变形、开裂和断裂;在加工工艺中,残余应力可能造成工件的变形和误差。
因此,及时准确地检测和分析残余应力对于材料的研究和加工是非常重要的。
二、复杂结构残余应力检测技术路线2.1残余应力的检测方法目前,常用的残余应力检测方法包括X射线衍射法、中子衍射法、光栅法、激光干涉法和全场微应力检测法等。
这些方法都有各自的优缺点,但在面对复杂结构材料时往往存在局限性,因此需要结合多种方法进行综合检测。
2.2多种方法的综合应用首先,我们可以利用X射线衍射法或中子衍射法来获取复杂结构材料的残余应力分布情况。
这两种方法具有高分辨率和非破坏性优点,可以有效地获取材料内部的残余应力分布情况。
然后,可以利用光栅法或激光干涉法对材料表面的残余应力进行检测,这两种方法能够对材料表面进行高精度的测量。
最后,结合全场微应力检测法对整体应力进行分析,这种方法可以全方位地获取材料的应力状态,对于复杂结构材料的残余应力分析非常有帮助。
2.3实验验证与数据分析在实际应用中,我们可以通过实验验证来检测和分析复杂结构材料的残余应力。
首先,选择一种代表性的复杂结构材料进行样品制备,然后利用上述多种方法进行综合检测。
检测材料热残余应力的方法
检测材料热残余应力的方法
检测材料热残余应力的常用方法包括:
1. X射线衍射法:利用X射线衍射分析材料的晶体结构,通过测量材料中晶体面倾斜的角度来求解残余应力。
2. 中子衍射法:类似于X射线衍射法,但是使用中子束代替X射线束,中子衍射对不同类型的材料有更好的适应性。
3. 应变计法:使用应变计来测量材料中的变形情况,通过比较材料的实际变形与理论变形,可以推断出材料的残余应力。
4. 激光干涉法:利用激光干涉仪测量材料表面的形变情况,通过分析形变的干涉条纹来计算残余应力。
5. 非破坏性测量法:利用超声波、磁性、电阻等非破坏性手段测量材料的物理性质,从而推导出残余应力。
6. 数值模拟方法:利用有限元法等数值模拟方法,建立材料的数值模型,并模拟热加工等过程中发生的应力分布,从而计算出材料的残余应力。
这些方法在不同情况下有各自的优缺点,选择合适的方法需要考虑实际应用要求、测量精度、材料类型等因素。
残余应力检测方法
残余应力检测方法
残余应力是指在物体内部或表面存在的应力状态,它是在外力作用后消失的应力,通常是由于材料的加工、组装或使用过程中产生的。
残余应力的存在会对材料的性能产生影响,因此需要对其进行检测和分析。
下面将介绍几种常见的残余应力检测方法。
首先,非破坏性残余应力检测方法是一种常用的检测手段。
这种方法不会对被检测物体造成破坏,可以实现对材料内部残余应力的测量。
常见的非破坏性检测方法包括X射线衍射法、中子衍射法、超声波法等。
这些方法可以通过测量材料的衍射图样或超声波的传播速度来间接获取残余应力的信息,具有操作简便、效率高的特点。
其次,破坏性残余应力检测方法是另一种常见的检测手段。
这种方法需要对被检测物体进行破坏性处理,通过测量材料的残余应力释放来获取残余应力的信息。
常见的破坏性检测方法包括切割法、钻孔法、环切法等。
这些方法可以通过测量材料在切割或钻孔后的变形情况来间接获取残余应力的信息,具有直接观测残余应力释放的优势。
另外,应变法也是一种常用的残余应力检测方法。
这种方法通过测量材料的应变变化来获取残余应力的信息。
常见的应变法包括全场光学法、电阻应变片法、应变片法等。
这些方法可以通过测量材料在受力后的应变情况来间接获取残余应力的信息,具有高灵敏度、高精度的特点。
总的来说,残余应力的检测对于材料的质量控制和工程应用具有重要意义。
不同的检测方法各有特点,可以根据具体情况选择合适的方法进行应用。
在进行残余应力检测时,需要注意操作规范,确保测量结果的准确性和可靠性。
希望本文介绍的残余应力检测方法对您有所帮助。
残余应力检测标准
残余应力检测标准一、检测方法标准残余应力检测方法通常采用X射线衍射法和超声波法。
其中,X 射线衍射法是最常用的一种,其原理是利用X射线衍射图谱对材料内部的残余应力进行测定。
超声波法则是利用超声波在材料中的传播速度和方向变化来测定材料内部的残余应力。
在检测过程中,需要根据实际情况选择合适的检测方法,并遵循相应的操作规范和技术要求。
二、检测仪器标准残余应力检测仪器应符合国家有关标准和行业标准的要求,具备高精度、高稳定性和高可靠性的特点。
仪器的各项技术指标应经过法定计量部门的标定和校准,并取得相应的合格证书。
此外,仪器还应具备安全保护装置和防护设施,以确保检测过程的安全性和可靠性。
三、检测程序标准残余应力检测程序包括以下步骤:1. 试样制备:按照相关规定和标准制备试样,并确保试样的表面平整、光洁度和尺寸精度符合要求。
2. 仪器校准:对检测仪器进行校准,以确保其各项技术指标符合要求。
3. 试样安装:将试样安装在检测设备上,并确保安装位置和方向的正确性。
4. 数据采集:按照规定的操作程序和技术要求进行数据采集,包括X 射线衍射图谱或超声波传播速度和方向等。
5. 数据处理:对采集到的数据进行处理和分析,包括数据转换、拟合和计算等,以得出试样内部的残余应力分布和大小。
6. 报告编制:根据处理后的数据编制检测报告,包括试样残余应力分布图、数据统计表和结论等。
四、检测报告标准残余应力检测报告应包括以下内容:1. 试样信息:包括试样的名称、材质、尺寸和制备方法等。
2. 检测方法:说明所采用的残余应力检测方法及其原理和操作流程。
3. 仪器信息:包括检测仪器的型号、生产厂家和标定证书等。
4. 检测结果:包括试样内部的残余应力分布和大小等数据,以及相应的图表和统计表。
5. 结论评价:对试样的残余应力状况进行评价,指出可能存在的问题和改进建议。
6. 其他相关信息:如检测人员的资格证书、检测时间和地点等。
五、检测人员要求从事残余应力检测的人员应具备相关专业知识和技能,熟悉检测仪器的使用和维护方法,能够正确操作检测设备和处理数据。
残余应力检测方法
残余应力检测方法残余应力是指在物体内部或表面上存在的一种内部应力状态。
残余应力的存在对材料的性能和使用寿命都有很大的影响,因此对残余应力的检测和分析显得尤为重要。
下面将介绍几种常用的残余应力检测方法。
首先,X射线衍射方法是一种常用的残余应力检测方法。
通过对材料表面或内部进行X射线照射,然后观察X射线的衍射图样,可以得到材料的晶格参数,从而计算出残余应力的大小和方向。
这种方法具有非破坏性、快速、准确的特点,因此在工程实践中得到了广泛的应用。
其次,光弹法也是一种常见的残余应力检测方法。
通过在材料表面或内部施加一定的载荷,观察材料的形变情况,再结合材料的弹性参数,可以计算出残余应力的大小和分布情况。
这种方法适用于各种材料,尤其对于复杂形状和大尺寸的工件也有很好的适用性。
此外,声发射方法也可以用于残余应力的检测。
当材料内部存在应力时,会引起微裂纹的扩展和移动,产生声波信号。
通过对这些声波信号的监测和分析,可以得到材料内部残余应力的信息。
这种方法对于复杂结构和高温环境下的残余应力检测具有独特的优势。
最后,磁性方法也是一种常用的残余应力检测方法。
当材料内部存在应力时,会对材料的磁性产生影响,通过对磁性信号的监测和分析,可以得到材料内部残余应力的信息。
这种方法适用性广泛,可以用于各种金属材料的残余应力检测。
总的来说,残余应力的检测对材料的质量控制和工程结构的安全性具有重要意义。
以上介绍的几种方法都具有各自的特点和适用范围,可以根据具体的情况选择合适的方法进行残余应力的检测和分析。
希望以上内容对残余应力检测方法有所帮助。
残余应力测试与计算
残余应力测试与计算残余应力是指在物体内部存在的一种剩余应力,它是在外部应力去除后,物体内部仍然保留的应力状态。
残余应力的产生是由于物体在受力作用下发生了塑性变形,而在外力解除后,由于内部应力的分布不均匀,导致部分应力得不到释放而形成的。
残余应力的测试与计算是研究材料力学性能的重要手段之一。
通过对材料的残余应力进行测试,可以了解材料的内部应力分布情况,进而对材料的使用性能和寿命进行预测和评估。
残余应力测试与计算可以应用于各种材料的研究领域,如金属材料、陶瓷材料、复合材料等。
残余应力的测试方法有多种,常用的有X射线衍射法、中子衍射法、光学法等。
其中,X射线衍射法是最常用的残余应力测试方法之一。
通过测量材料表面或内部的X射线衍射图样,可以计算出材料的残余应力分布情况。
残余应力的计算是通过数学模型和计算方法来估算材料的残余应力分布。
常用的计算方法有有限元方法、解析法等。
有限元方法是一种基于数值计算的方法,通过将材料划分为有限个小区域,建立数学模型,利用计算机进行模拟计算,从而得到材料的残余应力分布情况。
解析法是一种基于解析数学方法的计算方法,通过对材料的力学性质进行分析和推导,得到材料的残余应力分布情况。
残余应力的测试与计算在材料科学和工程领域具有重要的应用价值。
首先,残余应力的测试与计算可以为材料的设计和制造提供重要的参考依据。
通过了解材料的残余应力分布情况,可以对材料的使用性能和寿命进行预测和评估,从而指导材料的设计和制造。
其次,残余应力的测试与计算可以用于材料的质量控制和缺陷检测。
残余应力是材料内部存在的一种应力状态,它与材料的质量和缺陷密切相关。
通过对材料的残余应力进行测试和计算,可以发现材料中的缺陷和问题,并及时采取相应的措施进行修复和改进。
最后,残余应力的测试与计算可以为材料的应用和改进提供理论指导和技术支持。
通过深入研究材料的残余应力分布情况,可以揭示材料的内部机制和性能特点,为材料的应用和改进提供理论指导和技术支持。
残余应力检测方法
残余应力检测方法残余应力,又称剩余应力是指物体经过加工或者是热处理后,承受外力使其发生变形后,因内力不平衡,产生的残留在物体内部的一种应力。
它会影响物体的强度与精度,影响其使用寿命,甚至会引起结构破坏,因此,控制好残余应力,对提高零件质量至关重要。
残余应力检测是检测零件内部残余应力的重要手段,其目的是对零件的残余应力大小、分布及分布形式进行量化分析,以便能更加科学地控制零件性能。
首先,残余应力检测方法可分为有损检测方法和无损检测方法。
有损检测方法是指在检测过程中,将检测部份完全切割开来,用显微镜观察并用物理量计量等方法测定残余应力分布,又称“破坏测试法”,是一种古老而又常用的检测方法,但个别测量结果不能复用,并且检测结果受检测位置的影响较大,容易出现偏差;而无损检测方法是指在检测过程中,不会损坏检测部份,通常采用物理原理或化学原理测定残余应力值,由于检测过程不会损坏检测对象,所以可多次检测,且检测结果比较准确,也不受检测位置的影响。
其次,残余应力检测方法可以分为静恒检测方法和动态检测方法。
静恒检测方法指在检测过程中,检测对象经过加工后长期保持特定的温度,在温度不变的情况下,测定残余应力值,常用的有X射线测试、X射线衍射测试、热变形测试;而动态检测方法指在检测过程中,以时间为态变量,不断测定残余应力随着时间演变的规律,常用的有光栅方式、磁滞后追踪测试方法。
最后,残余应力检测方法也可以根据检测原理分为物理检测方法和化学检测方法。
物理检测方法是指利用某种物理原理进行残应力测试,如热变形检测、压电检测、X射线衍射检测等;而化学检测方法是指利用某种化学反应原理进行残应力测试,如分子压检测等。
残余应力检测方法是零件质量控制的重要方式之一,不仅对控制零件的质量有重要的意义,而且可以提供可靠的参数供智能加工系统控制零件制造过程中的参数。
在残余应力检测中,采用多种检测方法,可以检测出残余应力的种类、大小及分布特征,检测出的残余应力参数可以提供给后续制造过程,用于对针对性的处理方案设计。
x射线法测残余应力试验方案
x射线法测残余应力试验方案一、试验目的。
咱们为啥要做这个X射线法测残余应力的试验呢?简单来说,就是想知道那些经过加工或者处理后的材料里面还藏着多少“内部压力”。
这残余应力可重要啦,如果控制不好,可能会让材料在使用过程中突然出问题,就像一颗隐藏的小炸弹一样。
所以咱们得把这个残余应力给找出来,好好研究研究。
二、试验材料和设备。
1. 试验材料。
咱们得先找一些有代表性的材料来做试验。
比如说,金属材料可以选铝合金或者钢材,这两种材料在工业上可常见啦,就像大街上到处能看到的汽车和大楼里的钢梁,很多都是用它们做的。
如果想再丰富一点,也可以加上一些陶瓷材料或者复合材料。
这些材料各有各的特点,残余应力的情况肯定也不一样,这样咱们的试验结果就更全面啦。
2. 试验设备。
X射线应力分析仪:这可是咱们的主角,它就像一个超级侦探,可以用X射线把材料内部的应力情况给侦查出来。
要找一台精度高、稳定性好的分析仪,就像找一个厉害的侦探一样重要。
样品夹具:这个夹具的作用就是把咱们的样品稳稳地固定住,让X射线可以准确地对它进行检测。
夹具的设计要根据样品的形状和大小来,就像给每个样品定制一个专属的小椅子一样。
计算机:它和X射线应力分析仪是好搭档,用来记录和分析检测到的数据。
计算机就像一个聪明的小秘书,把分析仪发现的各种信息都整理得井井有条。
三、试验样品准备。
1. 样品尺寸和形状。
对于金属材料的样品,咱们可以把它们加工成小方块或者小圆柱的形状。
尺寸的话,边长或者直径大概在10 20毫米左右就挺合适的,厚度可以是5 10毫米。
这样的尺寸既方便操作,又能保证X射线检测的准确性。
要是陶瓷材料或者复合材料,形状可以更灵活一点。
比如陶瓷可以做成薄片的形状,复合材料可以根据它原本的结构特点,截取合适大小的块状样品。
2. 样品加工和处理。
在加工样品的时候,可一定要小心哦。
尽量采用精密的加工方法,减少加工过程中引入新的残余应力。
比如说用数控加工中心来加工金属样品,这样可以精确地控制加工的参数,就像一个细心的工匠在雕琢一件艺术品一样。
残余应力及检测方法
残余应力及检测方法一、残余应力简介及检测方法对比众所周知,工件在制造过程中,会受到各种因素的作用与影响。
当这些因素消失之后,若构件所受到的作用与影响不能完全消失,则会有部分作用与影响残留在构件内,这种残留的作用与影响,称作残余应力。
残余应力对工件有着很大的伤害,会使工件发生翘曲或扭曲变形,甚至开裂。
针对这一问题,在现在的科技环境下,产生了几种检测应力的方法,这几种方法都存在各自的优缺点,对比图如下:现阶段行业内主要使用以下几种方法检测残余应力:(1)盲孔法盲孔法的优点在于有较好精度,而缺点也比较明显,即检测过程中需要损坏材料的结构。
(2)X射线衍射法X射线衍射法经过了市场的检验,优点是技术较为成熟且稳定,缺点是检测仪器比较笨重,操作耗时且伴随着辐射。
(3)超声波应力检测法超声波应力检测法的优点在于操作简便、快速、不损伤材料,也不会对检测人员造成伤害。
而它的缺点就在于这是一项新的技术,虽然经过多家大型实验室的测验,但是市场检验度还不够高。
综合来看,超声波应力检测技术具有很大的现场适用性,下文对该技术进行详细介绍。
二、超声波应力检测技术1、超声波应力测试仪近些年国内超声波应力检测技术的研究进展较快,下图展示为我公司自主研发的一台超声波应力测试设备及配套软件,它是一款工业级高精度超声波应力测量设备,通过软件实现信号的激发和采集,根据声弹性理论进行残余应力的计算,可无损测定被测对象积聚的应力。
超声波应力测试设备(采集模块)超声波应力测试信号处理系统(显示操作模块)该设备符合国标GB/T 32073-2015《无损检测残余应力超声临界折射纵波检测方法》的要求,具备频率设置、滤波、超声激励、残余应力值计算等基本功能。
以下为该设备具有的优势和特点:•可同时测量应力、声时、壁厚、声速,实时显示超声波形,具有一定探伤功能;•配备高频数据采集卡,对上万次测量结果进行算法优化,测量结果更准确;•集成了温度传感器,通过温度补偿消除温度对检测结果的影响;•采集模块分体式设计,易于拆装,可无线连接显示操作模块,移动性强,易于现场使用;•设备可搭载锂电池独立供电,有效地解决了野外现场供电难的问题;•优良的抗干扰能力和可靠性,拥有出色的信噪比。
残余应力检测
三、超声波法 当没有应力作用时超声波在各向同性的弹性体内 传播速度与有应力作用时传播速度不同,因此可利用超 声波波速与应力之间的关系来测量残余应力。 实验证明:声速随应力的变化呈较理想的线性关 系。利用超声波进行应力测量是依据声弹性效应,即 应变引起的超声波速度的变化。按照声弹性理论,只 要变形处在材料的弹性范围之内,速度与应力即呈线 性变化。 四、扫描电子声显微镜(SEAM) SEAM技术基于热波成像原理,利用热波在试样中 的传播对材料热学或热弹性质的微小变化进行成像。
国相关部门也研制了一些智能型的磁性应力检测仪, 并成功应用于工程实际中。 磁检测残余应力目前还存在许多理论和技术问题 需要解决。主要包括三方面:1)该方法理论上只能确 定平面问题两个主应力方向和二者之差,如何精确得 到两个主应力值是需要解决的问题;2)该方法理论上 只能解决平面问题,如何精确得到三向主应力值是今 后要解决的问题;3)相应的智能测试设备及后续分析 软件的研发。 二、X射线衍射法 周上祺等利用X射线在铍中穿透深度大这一特点,
力和残余应力的文章,描述了超声波的双折射现象与在
进行光弹应变分析中观测到的光双折射现象类似。该 方法用于测量各向同性介质中的应力效果良好。Bach F和Askegard V研究了双轴应力场中声波的应用,以及 双轴和三轴应力场中应力与超声波速度间相互关系的 一般表达式。 纵观国内外的发展,其趋势可归纳如下:1)检测技 术的计算机化和自动化;2)精确测量时间差。超声波 的声弹效应是一种弱效应,应力引起的声速变化很小。 因此,精确测量时间变化量很关键。3)声弹性力学、超 声波传播机理的基础理论研究。4)研究对象、应用领 域的拓展与渗透。
残余应力的检测技术始于20世纪30年代 ,发展至今 共形成了数十种检测方法。 残余应力的检测方法可分为有损检测法和无损检 测法。有损检测法主要有盲孔法、环芯法和云纹干涉 法等。无损检测法主要包括磁弹性法、X射线衍射法、 超声波法和扫描电子声显微镜等。 下面重点介绍无损检测法。
盘件轮廓法残余应力测试
盘件轮廓法残余应力测试一、什么是盘件轮廓法残余应力测试1. 简单来说呢,盘件轮廓法残余应力测试就是一种检测盘件里面残余应力的方法啦。
就好比我们要看看一个盘子里面是不是藏着一些我们看不见的“小脾气”,这些“小脾气”就是残余应力哦。
2. 它可不是随随便便就能做的呢。
这个测试是有一套专门的原理的,不过原理有点复杂,咱就大概知道是通过分析盘件的轮廓来发现这些残余应力就好啦。
二、为什么要进行盘件轮廓法残余应力测试1. 要是盘件里面有残余应力,可能会影响它的性能呢。
比如说,可能会让盘件变得容易变形或者容易损坏。
就像一个人要是心里憋着一股气,可能就会表现得不太正常一样。
2. 在很多工业生产里,盘件的质量可是非常重要的。
如果不进行这个测试,生产出来的盘件可能就不符合要求,那就会造成很大的浪费,就像辛辛苦苦做了一个蛋糕,结果发现里面有问题,不能吃了,多可惜呀。
三、盘件轮廓法残余应力测试的步骤1. 首先得准备好测试的工具和设备。
这就像是厨师做菜之前要准备好锅碗瓢盆一样。
比如说,需要有测量轮廓的仪器,还得有处理数据的电脑之类的东西。
2. 然后要对盘件进行处理,让它能够适合进行测试。
这一步可不能马虎,要是盘件没处理好,测试出来的数据可能就不准确啦。
3. 接下来就是用仪器去测量盘件的轮廓啦。
这个过程就像是给盘件做一个超级细致的体检,要把每个小细节都测量到哦。
4. 测量完了轮廓,还得把数据拿出来分析呢。
这一步就需要用到一些专门的软件或者算法啦,就像医生根据检查结果来判断病情一样,要从这些数据里找出残余应力的信息。
四、盘件轮廓法残余应力测试的难点1. 仪器的精度要求很高。
如果仪器不准,那测出来的结果肯定也不准。
这就像用一把不准的尺子去量东西,肯定量不对呀。
2. 数据处理也很麻烦。
因为测量出来的数据可能会有很多噪音,要把有用的信息从这些噪音里提取出来,可不容易呢。
就像在一堆沙子里找金子一样。
3. 不同的盘件可能需要不同的测试方法。
残余应力检测方法
残余应力检测方法残余应力是指在物体内部或表面存在的应力状态,它是在物体制造、变形或加工过程中产生的,但在外力作用消失后仍然存在的应力。
残余应力的存在对材料的力学性能、耐久性能和稳定性能都有着重要的影响,因此残余应力的检测方法显得尤为重要。
一、X射线法。
X射线法是一种常用的残余应力检测方法,它利用X射线对材料进行透射或衍射,通过分析X射线的衍射角度和强度来确定材料中的残余应力状态。
这种方法具有非破坏性、高精度和广泛适用性的特点,可以对各种材料的残余应力进行准确的检测和分析。
二、光弹法。
光弹法是一种利用光学原理来测定材料内部应力状态的方法,它通过在材料表面或内部施加一定的载荷,观察材料的变形情况,从而推断出材料的残余应力状态。
光弹法具有高灵敏度、高分辨率和实时性好的特点,适用于各种材料的残余应力检测。
三、超声波法。
超声波法是一种利用超声波在材料中传播的速度和衰减情况来测定材料内部应力状态的方法,它通过对超声波的传播特性进行分析,可以准确地测定材料中的残余应力状态。
超声波法具有高灵敏度、高分辨率和实时性好的特点,适用于各种材料的残余应力检测。
四、磁致伸缩法。
磁致伸缩法是一种利用材料在磁场中的应力-应变特性来测定材料内部应力状态的方法,它通过对材料在磁场中的磁致伸缩效应进行测量和分析,可以准确地测定材料中的残余应力状态。
磁致伸缩法具有高灵敏度、高分辨率和实时性好的特点,适用于各种材料的残余应力检测。
五、电子衍射法。
电子衍射法是一种利用电子束在材料中的散射情况来测定材料内部应力状态的方法,它通过对电子的散射角度和强度进行分析,可以准确地测定材料中的残余应力状态。
电子衍射法具有高精度、高分辨率和实时性好的特点,适用于各种材料的残余应力检测。
综上所述,残余应力检测是材料科学领域中的重要课题,不同的残余应力检测方法各有特点,可以根据具体的应用需求选择合适的方法进行检测和分析。
随着科学技术的不断发展,残余应力检测方法也在不断完善和创新,相信在未来会有更多更高效的残余应力检测方法出现,为材料科学研究和工程应用提供更多的支持和帮助。
残余应力测试报告
残余应力测试报告1. 引言残余应力是物体在经历了外力作用后,消除外力作用后仍然存在的内部应力状态。
残余应力测试是一种评估材料或构件内部应力状况的方法,对于判断材料的工艺性能以及结构的可靠性具有重要意义。
本报告旨在对进行残余应力测试的方法、测试结果以及结论进行详细的描述。
2. 测试方法在本次残余应力测试中,我们使用了非破坏性测试方法进行测试,具体测试方法如下:1.X射线衍射法:X射线衍射法是一种常用的测试方法,可通过测量材料中的晶体结构来估计残余应力的大小和分布。
在测试中,我们使用了X射线衍射仪对待测试材料进行扫描,并分析衍射图谱来获得残余应力的信息。
2.中子衍射法:中子衍射法与X射线衍射法相似,但使用的是中子束而不是X射线束。
中子具有与材料发生相互作用时不同于X射线的特性,因此中子衍射法可以提供不同的测试结果。
我们在本次测试中也使用了中子衍射法来对测试样品进行分析。
3.光栅法:光栅法是一种基于光学原理的残余应力测试方法。
通过测量材料表面反射光的偏移来获得残余应力的信息。
在测试中,我们使用了专用的光栅仪器来对测试样品进行测试。
3. 测试结果经过以上测试方法的应用,我们获得了如下的测试结果:1.X射线衍射法:通过X射线衍射仪对样品进行测试后,我们得到了样品不同区域的衍射图谱。
进一步分析衍射图谱,我们获得了样品中的残余应力分布情况。
测试结果显示,在样品的表面以及深入一定厚度的地方都存在着不同程度的残余应力。
2.中子衍射法:使用中子衍射仪器对样品进行测试后,我们得到了样品的中子衍射图谱。
通过分析图谱,我们发现样品的不同位置存在着不同的残余应力大小。
尤其是在样品的焊接处以及表面附近的区域,残余应力较高。
3.光栅法:通过光栅仪器对样品进行测试,我们观察到样品表面的光栅条纹发生了偏移。
根据光栅条纹的偏移情况,我们可以推测样品的残余应力分布情况。
测试结果显示,在样品的边缘处以及焊接部位都存在着较大的残余应力。
4. 结论根据以上测试结果,我们得出了以下的结论:1.测试样品在进行加工和焊接过程中产生了残余应力,并且这些残余应力在不同区域存在着差异。
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关于构件的残余应力检测(盲孔法检测)一、前言(1)应力概念通常讲,一个物体,在没有外力和外力矩作用、温度达到平衡、相变已经终止的条件下,其内部仍然存在并自身保持平衡的应力叫做内应力。
按照德国学者马赫劳赫提出的分类方法,内应力分为三类:第Ⅰ类内应力是存在于材料的较大区域(很多晶粒)内,并在整个物体各个截面保持平衡的内应力。
当一个物体的第Ⅰ类内应力平衡和内力矩平衡被破坏时,物体会产生宏观的尺寸变化。
第Ⅱ类内应力是存在于较小范围(一个晶粒或晶粒内部的区域)的内应力。
第Ⅲ类内应力是存在于极小范围(几个原子间距)的内应力。
在工程上通常所说的残余应力就是第Ⅰ类内应力。
到目前为止,第Ⅰ类内应力的测量技术最为完善,它们对材料性能和构件质量的影响也研究得最为透彻。
除了这样的分类方法以外,工程界也习惯于按产生残余应力的工艺过程来归类和命名,例如铸造应力、焊接应力、热处理应力、磨削应力、喷丸应力等等,而且一般指的都是第Ⅰ类内应力。
(2)应力作用机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。
适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力,从而延长零件和构件使用寿命的因素;而不适当的残余应力则会降低疲劳强度,产生应力腐蚀,失去尺寸精度,甚至导致变形、开裂等早期失效事故。
(3)应力的产生在机械制造中,各种工艺过程往往都会产生残余应力。
但是,如果从本质上讲,产生残余应力的原因可以归结为:1.不均匀的塑性变形;2.不均匀的温度变化;3.不均匀的相变(4)应力的调整针对工件的具体服役条件,采取一定的工艺措施,消除或降低对其使用性能不利的残余拉应力,有时还可以引入有益的残余压应力分布,这就是残余应力的调整问题。
通常调整残余应力的方法有:①自然时效把构件置于室外,经气候、温度的反复变化,在反复温度应力作用下,使残余应力松弛、尺寸精度获得稳定。
一般认为,经过一年自然时效的工件,残余应力仅下降2%~10%,但工件的松弛刚度得到了较大地提高,因而工件的尺寸稳定性很好。
但由于时效时间过长,一般不采用。
②热时效热时效是传统的时效方法,利用热处理中的退火技术,将工件加热到500~650℃进行较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。
在热作用下通过原子扩散及塑性变形使内应力消除。
从理论上讲采用热时效,只要退火温度和时间适宜,应力可以完全消除。
但在实际生产中通常可以消除残余应力的70~80%,但是它有工件材料表面氧化、硬度及机械性能下降等缺陷。
③振动时效振动时效是使工件在激振器所施加的周期性外力作用下产生共振,松弛残余应力,获得尺寸精度稳定性。
也就是在机械的作用下,使构件产生局部的塑性变形,从而使残余应力得到释放,以达到降低和调整残余应力的目的。
其特点是处理时间短、适用范围广、能源消耗少、设备投资小,操作简便,因此振动时效在70年代从发达国家引进后在国内被大力推广。
④静态过载法静态过载法是以静力或静力矩的形式,暂时加载于构件上,并在这种载荷下保持一段时间,从而使零件尺寸精度获得稳定的时效方法。
用于焊接件时需要将载荷加大到使原来应力与附加应力之和接近于材料的屈服极限,才能消除残余应力。
静态过载法的精度稳定性效果,取决于附加应力的大小及应力下保持时间。
特别指出,静态过载法处理后构件中仍然保持着相当大的残余应力。
⑤热冲击时效法1970年前后出现的一种新颖的稳定工件尺寸精度的时效工艺法。
其实质就是将工件进行快速加热,使加热过程中造成的热应力正好与残余应力叠加,超过材料的屈服极限引起塑性变形,从而使原始残余应力很快松弛并稳定化。
⑥超声波时效法超声波时效法首先在前苏联诞生,并在发达国家得到推广,该方法起先主要应用于船舶、核潜艇、航空航天等对消除应力非常严格的军事领域。
(5)应力检测方法检测振动时效的效果实际上就是检验工件中残余应力是否得以消除和均化,目前对残余应力的测试方法总的分为两大类。
一类是定量测量:如盲孔法、X射线法、磁测法、喷砂打孔法、切割法、套环法等;另一类是定性测试:如振动参数曲线法、尺寸精度稳定性法等。
①振动参数曲线法一项振动时效工艺是否成功,起最后的检测方法应是残余应力的变化率和尺寸精度保持性的测试。
但在振动处理过程中采用上述两种参数是不可能的,它需要长时间和复杂的测试过程。
通常在实际生产应用的控制过程中往往采用振动时效前后幅频特性参数曲线和振幅时间参数曲线测试法,并按JB/T5926-91标准中第4.1条款或JB/T10375-2002标准中的第6.2条款验收来实现。
A、幅频特性曲线扫描法在振动处理过程中随着残余应力的下降,构件的内阻尼减小,所以在幅频特性曲线上所表现出的是固有频率的下降,共振峰的增高、频带变窄。
B、振幅-时间曲线监测法幅-频特性曲线是在振动处理的前后进行的,且频率在不断的改变。
有时为了获得更好的曲线还需要将激振力调到最小(偏心最小的档级)。
采用频率不变的同时画出振幅随时间变化的曲线。
这种方法既可以通过振幅的变化来控制振动处理的有效时间,又可通过振幅的变化量来检测残余应力的变化情况。
②盲孔法应用较为广泛的残余应力测试方法是钻盲孔法。
就是在被测点上钻一小孔,使被测点的应力得到部分或全部释放,并由事先贴在小孔周围的应变计测得释放的应变量,再根据弹性力学原理计算出残余应力来。
这种方法具有较好的精度,因此它已成为应用比较广泛的残余应力测试方法。
③尺寸精度稳定法尺寸精度稳定法是根据定期对构件尺寸精度的测量来实现的。
它包括两方面内容:一方面是观测构件尺寸精度随时间而发生的变化量,与热时效或精度允差相比较;另一方面是要观察构件在静、动载荷作用后的尺寸精度变化量,同样与传统工艺(热时效)相比,以鉴定振动时效工艺的可行性。
二、实验目的(1)检测工件表面及内部的综合残余应力变化量。
(2)检测工件在接受某种时效处理前后的残余应力变化量,以运算其应力消除率。
三、实验原理目前在焊接件和铸件上应用的较多的残余应力测量方法是盲孔法,盲孔法就是在工件上钻一小通孔或不通孔,使被测点的应力得到释放,并由事先贴在孔周位的应变计测得释放的应变量,再根据弹性力学原理计算出残余应力来。
钻孔的直径和深度都不大,不会影响被测构件的正常使用。
并且这种方法具有较高的精度,因此它已成为应用比较广泛的方法。
(一)理论公式的推导当残余应力沿厚度方向的分布比较均匀时,可采用一次钻孔法测量残余应力的量值。
用图3.6表示被测点o附近的应力状态:σ1和σ2为о点的残余主应力。
在距被测点半径为r的Р点处,σr和σt分别表示钻孔释放径向应力和切向应力。
并且σr和σ1的夹角为ф。
根据弹性力学原理可得P点的原有残余应力σ′r和σ′t与残余主应力σ1和σ2的关系如式(4)。
钻孔法测残余应力时,要在被测点о处钻一半径为a的小孔以释放应力。
由弹性力学可知,钻孔后P点处的应力σ″r和σ″t分别为式(5)在一般情况下,主应力方向是未知的则上式中含有三个未知数σ1,σ2和Ф。
如果在与主应力成任意角的Ф1,Ф2,Ф3三个方向上贴应变片,由上式可得三个方程,即可求出σ1,σ2和Ф来。
为了计算方便,三个应变片之间的夹角采用标准角度,如Ф,Ф+45°,Ф+90°,这样测得的三个应变分别为ε0,ε45和ε90即:在有些情况下,公式(12)将会有所变化:1.如果被测点的残余应力是单向应力状态,只要在应力方向上贴一应变片,钻孔后即可测出应变εo,把Ф=0, σ2=0代入(11)式得2.如果残余应力σ1和σ2的方向已知,则可沿两个主应力方向贴一应变片,如图3.7所示,Φ=0和Φ=90。
则由(11)式可得:公式(12)是通过弹性力学理论推倒而来的,式中的A、B值是通过计算得到的。
因此上述方法被称做理论公式法。
还有一种方法就是通过在拉伸试件上标定释放应变与应力的比例系数后,再计算残余应力,这种方法称做实验标定法。
(二)实验标定法如图3.9所示,在距孔心r处贴片。
为消除边缘效应的影响,取宽度b大于a的4-5倍的试件。
在材料试验机上将没有钻孔的试件逐级加载,计算出试件的应力σ,测出各级荷载下的应变ε′1和ε′2。
然后取下试件用专用设备在试件指定部位上专孔后,再重新拉伸,并测出专孔后的应变值ε″1和ε″2。
将两种情况下同一级荷栽产生的应变差求出后可见,钻孔前后的应变差与应力成正比,即:(21)式与(13)式具有完全相同的形式,它说明标定法得到的A′,B′相当于理论公式中的A,B。
因此只要通过标定法测得A′和B′后代入公式(12)中,即可得到主应力方向未知的测点的残余应力σ1和σ2及其夹角Ф的数值。
当构件中的残余应力沿厚度分布不均匀时,可采用分层钻孔法求得各深度的残余应力。
其方法是:等深度地逐层钻孔测定每次的应力释放量。
如果已知主应力的方向,则有:被测点钻一小孔只能使残余应力局部释放,因此应变计所测出的释放应变值很小,必须采用高精度的应变计。
为了不断提高测量精度,还必须十分注意产生误差的各种因素,其中最主要的是钻孔设备的精度和钻孔技术,还有应变测试误差。
一般来说钻孔深度 h≥2a 即可。
(三)钻孔设备及钻孔要求(1).钻孔设备的结构应该简单,便于携带,易于固定在构件上,同时要求对中方便,钻孔深度易于控制,并能适应在各种曲面上工作。
图3.10为小孔钻的结构图,这种钻具能较好地实现上述要求,借助4个可调节X、Y方向的位置和上、下位置,以保持钻孔垂直于工件表面,用万向节与可调速手电钻连接施行钻孔。
(2).钻孔的技术要求:①被测表面的处理要符合应变测量的技术要求,直角应变片应用502胶水准确地粘贴在测点位置上,并用胶带覆盖好丝栅,防止铁屑破坏丝栅。
②钻孔时要保证钻杆与测量表面垂直,钻孔中心偏差应控制在±0.025 mm以内。
③钻孔时要稳,机座不能抖动。
钻孔速度要低,钻孔速度快易导致应变片的温度漂移,孔周切削应变增大使测量不稳定。
为消除切削应变的影响,可先采用小钻头钻孔然后再用铣刀洗孔。
如果无法使用小孔钻,可以使用喷沙打孔法打一盲孔,喷沙打孔的方法就是利用压缩空气带动Al2O3或SiO2粉末,通过回转的喷嘴对准应变花中心打孔标志,喷吹表面而得一盲孔。
这种方法实际上是一种磨削过程,其产生的热量由气流冷却,加之切削量很小,因此打孔时引起的附加应力较小,喷沙打孔法的测量精度较高。
四、实验步骤1、准备检测器材:静态应变仪,三根信号线,一根信号补偿线,打孔装置,钻头、手持式磨光机,直角应变片,瞬间黏合剂(502或406),乙醇清洁剂,棉球,粗砂皮,精细砂纸,剪刀,镊子,电烙铁,接线端子,稳压电源,数据记录卡,示意图绘制卡,常用工具箱。
2、调整工件位置及整理现场环境,保证检测试验的精度。
3、选择应力测试点,一般选6~10个点。