殘余應力測定方法
編輯：2021-05-25 14:38:23
日期：2020-12-10 作者：拓達科技 分類：行業資訊
殘余應力的測定方法大致可分為機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射線衍射現象.材料在應力作用下的磁性變化和超聲效應來求得殘余應力的量值。它們是無損的測量方法。其中X射線法使用較多，比較成熟，被認為是物理測量法中的一種測量方法。磁彈性法和超聲波法均是新方法，尚不成熟，但普遍地認為是有發展前途的兩種測試方法。物理法的測試設備復雜.昂貴.精度不高。特別是應用于現場實測時，都有一定的局限性和困難。
機械方法包括切割法、套環法和鉆孔法（下面主要介紹）等，它是把被測點的應力給予釋放，并采用電阻應變計測量技術測出釋放應變而計算出原有殘余應力。殘余應力的釋放方法是通過機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、準確等特點。
從兩類方法的測試功能來說，機械方法以測試宏觀殘余應力為目的，而物理方法則測試宏觀應力與微觀應力的綜合值。因此兩種方法測試的結果一般來說是有區別的。
一、分離法測量殘余應力
切割法和套環法都是將被測點與其鄰近部分分開以釋放殘余應力，因此統稱分離法。它是測量殘余應力的一種簡單的方法，多用于測量表面殘余應力或沿厚度方向應力變化較小的構件上的殘余應力。
（一）、切割法：在欲測部位劃線：劃出20mm×20mm的方格將測點圍在正中。在方格內一定方向上貼應變計和應變花，再將應變計與應變儀相連，通電調平。然后用銑床或手鋸慢速切割方格線，使被測點與周圍部分分離開。切割后，再測應變計得到的釋放應變。它與構件原有應變量值相同、符號相反，因此計算應力時，應將所得值乘以負號。
釋放后的殘余應力計算方法如下：
1、如果已知構件的殘余應力為單向應力狀態，只要在主應力方向貼一個應變片（如圖3.1）即可。分割后得釋放應變ε，由虎克定律可知其殘余應力為： σ=-Eε （1）
2、如果構件上殘余應力方向已知，則在測點處沿主應力方向粘貼兩個應變片1和2（如圖3.2所示）。分割構件后測出ε1和 ε2，計算殘余主應力為：
3、如圖被測點殘余主應力方向未知，則需貼三向應變花（如圖3.3所示）。連接應變儀調平后，沿虛線切割開，觀察應變儀，直到切割處溫度下降到常溫時，測出再按（3）公式計算出主應力及其方向來。
（二）、套環法：在一些大型構件上，切割法有時難于進行，這時可采用套環法進行分離。其原理及貼片方法與切割法相同，但分離的技術不同于切割法。先以被測點為圓心，劃半徑為15mm的圓，然后在圓內貼片并調平應變儀。再用小型鉆床（Φ3mm的鉆頭）或手電鉆在圓周線上連續鉆孔，孔深約10mm左右。相鄰孔間要鉆通，使被測點與周圍分割開來，如圖3.4所示。
套環法的應變計布置和公式均與切割法相同。
（三）、切割法與套環法的對比試驗：圖3.5是一厚度為14mm的雙焊道板梁。由于結構對稱兩焊道中間部分沿中心線上殘余應力分布基本上是相同的，且方向是已知的。沿長度方向做12等份做為殘余應力測試點。其中單號點采用套環法，雙號采用切割法進行殘余應力測試。表3.1給出測得的各點殘余應力值。不難看出切割法與套環法測得的結果基本相同，數據具有較好的穩定性，分散度較小。相對于其他方法來說，切割法和套環法具有較好的穩定性和較高的精度，適用于在允許局部破壞的構件上測殘余應力。
在進行切割或鉆環孔時，要求刀具要鋒利，加工速度要慢，以避免產生塑性變形和使工件發熱。
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