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殘余應(yīng)力檢測，實驗?zāi)康模旖蛘駝訒r效設(shè)備 振動時效儀 振動時效機濟南力拓

（1）檢測工件表面及內(nèi)部的綜合殘余應(yīng)力變化量。

（2）檢測工件在接受某種時效處理前后的殘余應(yīng)力變化量，以運算其應(yīng)力消除率。三、實驗原理

目前在焊接件和鑄件上應(yīng)用的較多的殘余應(yīng)力測量方法是盲孔法，盲孔法就是在工件上鉆一小通孔或不通孔，使被測點的應(yīng)力得到釋放，并由事先貼在孔周位的應(yīng)變計測得釋放的應(yīng)變量，再根據(jù)彈性力學(xué)原理計算出殘余應(yīng)力來。鉆孔的直徑和深度都不大，不會影響被測構(gòu)件的正常使用。并且這種方法具有較高的精度，因此它已成為應(yīng)用比較廣泛的方法。

（一）理論公式的推導(dǎo)，天津振動時效設(shè)備 振動時效儀 振動時效機濟南力拓

當(dāng)殘余應(yīng)力沿厚度方向的分布比較均勻時，可采用一次鉆孔法測量殘余應(yīng)力的量值。

用圖3.6表示被測點o附近的應(yīng)力狀態(tài)：σ1和σ2為о點的殘余主應(yīng)力。在距被測點半徑為r的Р點處，σr和σt分 別表示鉆孔釋放徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力。并且σr和σ1的夾角為ф。

根據(jù)彈性力學(xué)原理可得P點的原有殘余應(yīng)力σ′r和σ′t與殘余主應(yīng)力σ1和σ2的關(guān)系如式（4）。

鉆孔法測殘余應(yīng)力時，要在被測點о處鉆一半徑為a的小孔以釋放應(yīng)力。由彈性力學(xué)可知，鉆孔后P點處的應(yīng)力σ″r和σ″t分別為式（5）

在一般情況下，主應(yīng)力方向是未知的則上式中含有三個未知數(shù)σ1，σ2和Ф。如果在與主應(yīng)力成任意角 的Ф1，Ф2，Ф3三個方向上貼應(yīng)變片， 由上式可得三個方程，即可求出σ1，σ2和Ф來。為了計算方便，三個應(yīng)變片之間的夾角采用標(biāo)準(zhǔn)角度，如Ф，Ф+45°，Ф+90°，這樣測得的三個應(yīng)變分別為ε0，ε45和ε90即：

在有些情況下，公式（12）將會有所變化：

1.如果被測點的殘余應(yīng)力是單向應(yīng)力狀態(tài)，只要在應(yīng)力方向上貼一應(yīng)變片，鉆孔后即可測出應(yīng)變εo，把Ф=0, σ2=0代入（11）式得

2.如果殘余應(yīng)力σ1和σ2的方向已知，則可沿兩個主應(yīng)力方向貼一應(yīng)變片，如圖3.7所示，Φ=0和Φ=90。則由（11）式可得：

公式（12）是通過彈性力學(xué)理論推倒而來的，式中的A、B值是通過計算得到的。因此上述方法被稱做理論公式法。還有一種方法就是通過在拉伸試件上標(biāo)定釋放應(yīng)變與應(yīng)力的比例系數(shù)后，再計算殘余應(yīng)力，這種方法稱做實驗標(biāo)定法。

（二）實驗標(biāo)定法，天津振動時效設(shè)備 振動時效儀 振動時效機濟南力拓

如圖3.9所示，在距孔心r處貼片。為消除邊緣效應(yīng)的影響，取寬度b大于a的4-5倍的試件。在材料試驗機上將沒有鉆孔的試件逐級加載，計算出試件的應(yīng)力σ，測出各級荷載下的應(yīng)變ε′1和ε′2。然后取下試件用專用設(shè)備在試件指定部位上專孔后，再重新拉伸，并測出專孔后的應(yīng)變值ε″1和ε″2。

將兩種情況下同一級荷栽產(chǎn)生的應(yīng)變差求出后可見，鉆孔前后的應(yīng)變差與應(yīng)力成正比，即：

（21）式與（13）式具有完全相同的形式，它說明標(biāo)定法得到的A′,B′相當(dāng)于理論公式中的A,B。因此只要通過標(biāo)定法測得A′和B′后代入公式（12）中，即可得到主應(yīng)力方向未知的測點的殘余應(yīng)力σ1和σ2及其夾角Ф的數(shù)值。

當(dāng)構(gòu)件中的殘余應(yīng)力沿厚度分布不均勻時，可采用分層鉆孔法求得各深度的殘余應(yīng)力。其方法是：等深度地逐層鉆孔測定每次的應(yīng)力釋放量。如果已知主應(yīng)力的方向，則有：

被測點鉆一小孔只能使殘余應(yīng)力局部釋放，因此應(yīng)變計所測出的釋放應(yīng)變值很小，必須采用高精度的應(yīng)變計。為了不斷提高測量精度，還必須十分注意產(chǎn)生誤差的各種因素，其中最主要的是鉆孔設(shè)備的精度和鉆孔技術(shù)，還有應(yīng)變測試誤差。一般來說鉆孔深度 h≥2a 即可。

（三）鉆孔設(shè)備及鉆孔要求，天津振動時效設(shè)備 振動時效儀 振動時效機濟南力拓

（1）.鉆孔設(shè)備的結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單，便于攜帶，易于固定在構(gòu)件上，同時要求對中方便，鉆孔深度易于控制，并能適應(yīng)在各種曲面上工作。圖3.10為小孔鉆的結(jié)構(gòu)圖，這種鉆具能較好地實現(xiàn)上述要求，借助4個可調(diào)節(jié)X、Y方向的位置和上、下位置，以保持鉆孔垂直于工件表面，用萬向節(jié)與可調(diào)速手電鉆連接施行鉆孔。

（2）.鉆孔的技術(shù)要求：

①被測表面的處理要符合應(yīng)變測量的技術(shù)要求，直角應(yīng)變片應(yīng)用502膠水準(zhǔn)確地粘貼在測點位置上，并用膠帶覆蓋好絲柵，防止鐵屑破壞絲柵。

②鉆孔時要保證鉆桿與測量表面垂直，鉆孔中心偏差應(yīng)控制在±0.025 mm以內(nèi)。

③鉆孔時要穩(wěn)，機座不能抖動。鉆孔速度要低，鉆孔速度快易導(dǎo)致應(yīng)變片的溫度漂移，孔周切削應(yīng)變增大使測量不穩(wěn)定。為消除切削應(yīng)變的影響，可先采用小鉆頭鉆孔然后再用銑刀洗孔。

如果無法使用小孔鉆，可以使用噴沙打孔法打一盲孔，噴沙打孔的方法就是利用壓縮空氣帶動Al2O3或SiO2粉末，通過回轉(zhuǎn)的噴嘴對準(zhǔn)應(yīng)變花中心打孔標(biāo)志，噴吹表面而得一盲孔。這種方法實際上是一種磨削過程，其產(chǎn)生的熱量由氣流冷卻，加之切削量很小，因此打孔時引起的附加應(yīng)力較小，噴沙打孔法的測量精度較高。

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