焊接残余应力的测试

焊接残余应力的测试

一、实验目的

1.了解ASM1.0全自动应力、应变监测记录仪的结构和工作原理。

2.掌握应力释放法的测试原理及操作技术。

二、实验原理

焊接残余应力的测量方法，按其原理可分为应力释放法、物性变化法（X 射线法、磁性法）等，应力释放法又可分为小孔法（即盲孔法）、套孔法与梳状切条法（及全释法）。本实验采用小孔法进行测量。

对板钻小孔可以评价释放的径向应变。在应力场中去一直径为d 的圆环，并在圆环上粘贴应变片，在圆环的中心处钻一直接为d 0的小孔（图1），由于钻孔使应力的平衡受到破坏，测出孔周围的应力变化，就可以用弹性力学的理论来推算出小孔处的应力。设应变片中心与圆环中的连线与x 轴的夹角为α，其释放的径向应变r ε和钻孔释放的残余应力之间的关系，可按照带孔无线板的弹性理论，同时承受双轴薄膜应力x σ和y σ（理解为主应力）的条件求解。

()()y x r B A B A σασαεcos cos +++= 2

021⎪

⎭

⎫ ⎝⎛+-=d d E A μ

⎥⎥⎦

⎤⎢⎢

⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=4

02031421d d d d E B μμ 图1 小孔法所用的应变花示意图

为了完全确定未知的双轴残余应力状态（两个主应力σ1和σ2，以及主应力方向β），必须至少在圆环上的三个不同测量方向评价释放的径向应变r ε（如采用三个应变片组成的应变花）。常用的应变花布置是︒=0α、︒=45α和︒=90α（对应00ε、45ε和90ε）。

()()20090452009000

902,1--2-B

41

A

4εεεεεεε

σ+±+=

三、实验设备及器材

1. ASM1.0全自动应力、应变检测仪一台

2. 残余应力打孔装置一台

3. 焊接铝板一块

4. 应变片、瞬干胶水若干

四、实验方法与步骤

1.将待测部位用砂纸磨至表面光亮，用酒精进行清洗，清除待测部位表面的杂志和氧化物，直到准备粘贴应变片的部位干净为止。

2.将502速干胶均匀涂于应变片背面，迅速把应变片粘在所测位置，轻压使其与工件表面紧密结合，应变片与金属之间无气泡无脱胶现象。

3.将应变片末端引线与应变仪连接的导线焊接。注意应使所有应变片的导线长度保持一致，以免产生电阻值的差异导致测量不准。将应变仪调零，用万用表检查应变片与工件绝缘程度和阻值变化情况。

4.设置残余应力相应参数，用直径为2.0mm的砖头在应变片中心处打出深2.0mm的盲孔，记录残余应力数据。

五、实验数据记录

六、实验结果整理及分析

1. 焊接残余应力测试过程中哪些因素容易引起测量误差？如何减小误差？

1、应变片的粘贴质量。应变片粘贴不好会引起数据漂移和精度下降。

2、钻孔装置安装时的对中偏心引起的误差。钻孔前必须用专用对中显微镜调整中心位置。

3、钻孔时产生的附加应变。它可以用两次钻孔并改变钻速的方法减小附加应变。

4、释放系数A、B值的误差。