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残余应力的测量方法

发布时间:2022-10-21      点击次数:63
  残余应力是由于工件在制备过程中,在构件内部产生的应力。在无外力作用下,以平衡状态存在于物体内部的应力。从概念可以看出,它不是指一个数值而是一个分布状态或称为残余应力场。不只存在压应力或拉应力而是同时存在与之平衡的拉应力或压应力。是弹性应力,理论上其数值不应该超过材料的屈服强度。
 
  金属材料在外力作用下发生塑性变形后会出现,而只发生弹性变形时却不会产生。这是因为金属在外力作用下的变形是不均匀的,有的部位变形量大,而有的部位小,它们相互之间又是互相牵连在一起的整体,这样在变形量不同的各部位之间就出现了一定的弹性应力-----当外力去除后这部分力仍然存在。
 
  有许多技术可用来测量,这些大致分为三个领域:破坏性,半破坏性和非破坏性。通常使用的方法取决于所需的信息。由于某些测量技术的复杂性,应在专门的设备中执行测量。对于许多非破坏性技术而言尤其如此。以下列出了三个主要类别:
 
  1、破坏性的这些技术涉及破坏被测物体,并且通常从研究和开发角度使用。实施破坏性测试通常要比进行非破坏性测试便宜得多。包括:
 
  .轮廓法:轮廓法通过将物体切成两部分并沿着切割所创建的自由平面测量表面高度图来确定。
 
  .分条:纵切法是一种用于测量垂直于穿过物体的平面的技术。它涉及在整个工件的厚度范围内按深度的增量切割一条细缝,并测量与缝深度有关的变形。然后,根据通过测得的变形来解决反问题而确定的贯穿厚度位置来计算。
 
  2、半破坏性半破坏技术可与破坏技术相比,因为它们使用应变释放原理来确定。然而,仅去除了少量的材料,从而使结构能够更好地保持其完整性。包括:
 
  .深孔钻削:深孔钻探涉及在物体的厚度上钻一个孔,测量孔的直径,在孔周围切一个圆形槽以从孔周围去除材料核,然后重新测量孔的直径。
 
  .中心孔钻孔:中心孔钻孔的原理是在物体上钻一个小孔。当去除包含残余应力的材料时,剩余材料达到新的平衡状态,该状态在孔周围具有相关的变形。使用应变仪或光学方法在分析过程中测量孔周围的变形。根据测量的变形计算。
 
  3、无损技术的示例包括:
 
  .中子衍射:使用中子测量物体中的晶格间距。离开物体的中子具有与入射中子相当的能量,从而可以根据晶格间距确定。
 
  .同步加速器X射线衍射:需要使用同步加速器来加速电磁辐射,以透彻了解物体的晶格间距。该过程使用类似的方法进行中子衍射以计算。
 
  .X射线衍射:该过程允许测量表面残余应力,因为X射线仅穿透目标表面几百微米。
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