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殘余應(yīng)力的測量方法

更新時間:2022-10-21      點(diǎn)擊次數(shù):1003
  殘余應(yīng)力是由于工件在制備過程中,在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。在無外力作用下,以平衡狀態(tài)存在于物體內(nèi)部的應(yīng)力。從概念可以看出,它不是指一個數(shù)值而是一個分布狀態(tài)或稱為殘余應(yīng)力場。不只存在壓應(yīng)力或拉應(yīng)力而是同時存在與之平衡的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力。是彈性應(yīng)力,理論上其數(shù)值不應(yīng)該超過材料的屈服強(qiáng)度。
 
  金屬材料在外力作用下發(fā)生塑性變形后會出現(xiàn),而只發(fā)生彈性變形時卻不會產(chǎn)生。這是因?yàn)榻饘僭谕饬ψ饔孟碌淖冃问遣痪鶆虻?,有的部位變形量大,而有的部位小,它們相互之間又是互相牽連在一起的整體,這樣在變形量不同的各部位之間就出現(xiàn)了一定的彈性應(yīng)力-----當(dāng)外力去除后這部分力仍然存在。
 
  有許多技術(shù)可用來測量,這些大致分為三個領(lǐng)域:破壞性,半破壞性和非破壞性。通常使用的方法取決于所需的信息。由于某些測量技術(shù)的復(fù)雜性,應(yīng)在專門的設(shè)備中執(zhí)行測量。對于許多非破壞性技術(shù)而言尤其如此。以下列出了三個主要類別:
 
  1、破壞性的這些技術(shù)涉及破壞被測物體,并且通常從研究和開發(fā)角度使用。實(shí)施破壞性測試通常要比進(jìn)行非破壞性測試便宜得多。包括:
 
  .輪廓法:輪廓法通過將物體切成兩部分并沿著切割所創(chuàng)建的自由平面測量表面高度圖來確定。
 
  .分條:縱切法是一種用于測量垂直于穿過物體的平面的技術(shù)。它涉及在整個工件的厚度范圍內(nèi)按深度的增量切割一條細(xì)縫,并測量與縫深度有關(guān)的變形。然后,根據(jù)通過測得的變形來解決反問題而確定的貫穿厚度位置來計算。
 
  2、半破壞性半破壞技術(shù)可與破壞技術(shù)相比,因?yàn)樗鼈兪褂脩?yīng)變釋放原理來確定。然而,僅去除了少量的材料,從而使結(jié)構(gòu)能夠更好地保持其完整性。包括:
 
  .深孔鉆削:深孔鉆探涉及在物體的厚度上鉆一個孔,測量孔的直徑,在孔周圍切一個圓形槽以從孔周圍去除材料核,然后重新測量孔的直徑。
 
  .中心孔鉆孔:中心孔鉆孔的原理是在物體上鉆一個小孔。當(dāng)去除包含殘余應(yīng)力的材料時,剩余材料達(dá)到新的平衡狀態(tài),該狀態(tài)在孔周圍具有相關(guān)的變形。使用應(yīng)變儀或光學(xué)方法在分析過程中測量孔周圍的變形。根據(jù)測量的變形計算。
 
  3、無損技術(shù)的示例包括:
 
  .中子衍射:使用中子測量物體中的晶格間距。離開物體的中子具有與入射中子相當(dāng)?shù)哪芰?,從而可以根?jù)晶格間距確定。
 
  .同步加速器X射線衍射:需要使用同步加速器來加速電磁輻射,以透徹了解物體的晶格間距。該過程使用類似的方法進(jìn)行中子衍射以計算。
 
  .X射線衍射:該過程允許測量表面殘余應(yīng)力,因?yàn)閄射線僅穿透目標(biāo)表面幾百微米。
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