1、2020/7/26,1,第十章 殘余應(yīng)力測(cè)量,10-1 殘余應(yīng)力的影響 10-1-1 最早的報(bào)告 上個(gè)世紀(jì)初，英國(guó)殖民軍于印度貯存的黃銅彈殼常常開(kāi)裂，且加工引起殘余應(yīng)力集中的部位亦是裂縫集中的部位，并且，熱處理可以防止破裂發(fā)生。,10-1-2 主要表現(xiàn) 1、脆性材料：殘余應(yīng)力與工作應(yīng)力疊加，達(dá)到強(qiáng)度極限發(fā)生破壞。 韌性材料對(duì)靜載的影響不大。,2020/7/26,2,2、降低構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性和加工精度 殘余應(yīng)力與工作應(yīng)力疊加后達(dá)到屈服，發(fā)生塑性變形 金屬加工使殘余應(yīng)力釋放，發(fā)生變形 3、受壓構(gòu)件提前失效 兩種應(yīng)力疊加使構(gòu)件局部先達(dá)到臨界應(yīng)力而失穩(wěn) 4、結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度受影響 一般使交變載荷下的疲勞強(qiáng)

2、度降低， 但：殘余壓應(yīng)力使疲勞強(qiáng)度大大提高。如鏈條 5、殘余拉應(yīng)力大大降低結(jié)構(gòu)抗腐蝕開(kāi)裂的能力，造成損失極大。,2020/7/26,3,10-2 殘余應(yīng)力測(cè)量方法簡(jiǎn)介,10-2-1 物理測(cè)定法 1、X射線法 特點(diǎn)：無(wú)損，方法成熟，應(yīng)用廣泛，可以測(cè)高應(yīng)力梯度；但只能測(cè)幾個(gè)原子厚度的應(yīng)力；測(cè)量精度受晶粒大小、粗細(xì)的影響；設(shè)備價(jià)格昂貴， 誤差：約在20MPa以下。 2、磁測(cè)法 應(yīng)力使晶格發(fā)生形變，導(dǎo)致磁導(dǎo)率、電阻率等發(fā)生變化，測(cè)量它們即可得殘余應(yīng)力。 特點(diǎn)：真正無(wú)損，設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，可以深入有限厚度的材料；但是僅對(duì)鐵磁材料才能用，空間分辨區(qū)域較大與探頭直徑相當(dāng)。 精度：以90置信度，絕對(duì)誤差可小

3、于s/7,2020/7/26,4,3、聲彈性方法 利用應(yīng)力對(duì)超聲波波速的影響，通過(guò)建立應(yīng)力聲速關(guān)系來(lái)計(jì)算物體的內(nèi)部應(yīng)力。 特點(diǎn)：無(wú)損，安全，凡對(duì)聲音“透明”的物體均可使用；但因材料織構(gòu)等因素的影響，主要應(yīng)用于一維螺栓應(yīng)力。 物理測(cè)量法都是無(wú)損的,10-2-2 機(jī)械測(cè)量法 1、切割法切開(kāi)，釋放應(yīng)力 2、開(kāi)槽法在試件上開(kāi)一封閉的槽，釋放應(yīng)力 3、鉆孔法打一盲孔釋放應(yīng)力,2020/7/26,5,10-3 盲孔法,10-3-1 原理 無(wú)限大平板，受均勻應(yīng)力12， 應(yīng)力狀態(tài),鉆通孔后應(yīng)力,2,2020/7/26,6,釋放應(yīng)力,按平面應(yīng)力狀態(tài)的廣義虎克定律有沿貼片方向的釋放應(yīng)變,引入釋放系數(shù),釋放應(yīng)變成為

4、,2020/7/26,7,應(yīng)用三軸應(yīng)變花,可以解出,為從0方向到1方向之夾角，逆時(shí)針為正,2020/7/26,8,按書(shū)中標(biāo)記為,2020/7/26,9,10-3-2 釋放系數(shù)的標(biāo)定,A、B、可以用單向拉伸試件標(biāo)定 將0， 1 1 90 ， 2 20 代入,可以解出,2020/7/26,10,若不想A、B中有材料常數(shù)E、的影響,取,也可以計(jì)算出k1、k2的值，再按下式計(jì)算殘余應(yīng)力,2020/7/26,11,10-4 附加應(yīng)變,鉆孔加工會(huì)由于擠壓切削而產(chǎn)生鉆孔附加應(yīng)變，它與由殘余應(yīng)力而產(chǎn)生的釋放應(yīng)變一起被測(cè)到，即：,附加應(yīng)變需要預(yù)先去掉,釋放應(yīng)變,附加應(yīng)變,再代入殘余應(yīng)力的計(jì)算式中,2020/7/

5、26,12,鉆孔附加應(yīng)變的測(cè)量,鉆孔附加應(yīng)變需要用經(jīng)過(guò)充分退火的零應(yīng)力塊預(yù)先測(cè)量 常見(jiàn)材料和殘余應(yīng)力應(yīng)變花的鉆孔附加應(yīng)變已經(jīng)測(cè)出，可以查表。 它實(shí)際上與鉆孔人的技術(shù)、鉆頭鋒利程度、鉆頭的鉆孔次數(shù)都有極大的關(guān)系,2020/7/26,13,10-5 試驗(yàn)技術(shù),10-5-1 應(yīng)變計(jì) 如右下圖專(zhuān)用殘余應(yīng)力應(yīng)變計(jì) 各片應(yīng)變計(jì)到中心距離相同 10-5-2 貼片 與一般應(yīng)變計(jì)同,10-5-3 鉆孔技術(shù) 安裝、對(duì)中、調(diào)水平（預(yù)調(diào)平衡） 端面銑應(yīng)變計(jì)基底（預(yù)調(diào)平衡） 定深鉆小孔1.0 mm 定深擴(kuò)孔1.5 mm 測(cè)量?jī)x、計(jì)算釋放應(yīng)變、殘余應(yīng)力,2020/7/26,14,通孔與盲孔,理論是從通孔推出，實(shí)際是鉆盲孔。 孔深與釋放應(yīng)變是有關(guān)系的，但是，當(dāng)孔深達(dá)到孔徑的1.5倍以上時(shí)，釋放應(yīng)力基本不再增加。而釋放系數(shù)是實(shí)測(cè)得到，故可以鉆盲孔，僅有一個(gè)假設(shè)：盲孔的應(yīng)變釋放與通孔具有相同的表達(dá)形式（釋放率可以不一樣，前面加個(gè)小于一的系數(shù)）即可。,2020/7/26,15,10-6 誤差,1、應(yīng)變計(jì)靈敏系數(shù)極其分散度 2、應(yīng)變計(jì)熱輸出 3、鉆孔對(duì)中偏差 4、孔徑、孔深偏差 5、附加應(yīng)變 6、沿表明、厚度方向的應(yīng)力梯度,殘余應(yīng)力的誤差一般可以達(dá)到510，甚至更大。,2020/7/26,16,噴沙打孔,用