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殘餘應力測試分析

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殘餘應力測試分析

發布日期:2018-03-21 作者:南通香蕉视频app污片在线观看電子有限公司 點擊:

 1. 殘餘應力

產生應力的各種外部因素(外力、溫度變化、加工處理過程等)去除後,在物體內部依然存在的應力。


 2. 殘餘應力的產生

1)不均勻的機械變形

在機械加工中,各種各樣的冷彎、冷卷、冷拔、冷校直工藝,都會產生殘餘應力;各種切削加工,都會在表層留下不同深度的塑性變形層,而且變形量沿層深變化梯度明顯,所以也都會產生殘餘應力。

2)不均勻的溫度變化

一個工件從高溫狀態在空氣中冷卻下來的過程(假定在這個過程中沒有相變)。冷卻前期表層和內部溫度變化的速率不同,則會產生殘餘應力。對於形狀複雜的零件,由不均勻的溫度變化引起的零件各處殘餘應力狀態會有更多的變數。

3)不均勻的相變

例如金屬材料的表麵淬火。表麵淬火產生馬氏體,馬氏體是過飽和固溶體,比容比較大,體積上會膨脹,但是因為受到零件心部未淬火組織的影響不能充分膨脹變化,因此零件表麵會有殘餘應力。即便是整體淬火的零件,馬氏體轉變也會有先後順序,心部最後轉變的部分不能充分膨脹,而產生殘餘應力。


 3. 殘餘應力的影響和作用

1) 對大型構件、拚焊件安全性的影響

在當代重大工程和裝備製造中,各類金屬材料製作的大型結構件發揮著重大作用。經過鑄造、鍛造、焊接或機械加工成型的結構性零部件,特別是大型拚焊件,值得關注的不僅是有無宏觀或微觀缺陷存在,其殘餘應力狀態也應受到高度重視,因為它關係到結構的安全和壽命。過大的殘餘應力,或者過分不均勻的殘餘應力,將有可能直接導致構件的變形或開裂,造成材料或產品的早期失效,甚至引發事故。

2)對構件靜強度的影響

當一個構件受靜載時,殘餘應力可以看成是預加載荷疊加在外載荷上。建築工程早已普遍使用的預應力梁,就是給混凝土梁體預加殘餘壓應力,用以抵抗外加彎曲應力。

3)對金屬材料疲勞強度的影響

金屬材料疲勞的特征是在交變載荷持續作用下經曆裂紋萌生、慢速擴展,而後發生快速擴展直至斷裂這樣一個過程。材料中殘餘應力最明顯的作用是對材料疲勞性能的影響。為了提高材料和零件的疲勞抗力,噴丸、滾壓等等表麵形變強化工藝已經普遍采用。

4)對環境敏感開裂性能的影響

應力腐蝕是受應力的材料在特定環境下產生的滯後開裂,甚至滯後斷裂。應力尤其是拉應力是產生應力腐蝕的必要條件。而這種應力既可能是外加應力,有可能是加工或熱處理等過程中引入的殘餘應力。

5)對於精密零部件的影響

對於精密零部件則應當關注殘餘應力對零件形狀尺寸穩定性的影響。宏觀殘餘應力的釋放必然會引起零件形狀尺寸的變化。


 4. 殘餘應力X射線衍射測定方法

X射線測定應力具有非破壞性,可測小範圍局部應力,可測表層應力,可區別應力類型等優點。

X射線法同時包括X射線照相法、X射線衍射儀法和X射線應力儀法。照相法測試手續麻煩、費工費時,應用較少;X射線衍射儀法相比照相法,測試手續簡化,數據也相應準確,但隻能用於試樣和小工件;X射線應力儀法則大小試樣均適用,應用最為廣泛。


基於X射線應力儀測定技術水平和現有不同種類衍射裝置的幾何布置,應力測定方法可分為:同傾固定Ψ0法(也稱ω法)、同傾固定Ψ法、側傾法(也稱χ法)、雙線陣探測器側傾法(修正χ法)、側傾固定Ψ法和擺動法等。


根據各種測量方法的要義和特點,依據被測點所處的空間條件和待測應力方向,同時應保證測角儀的動作不受幹涉,選擇合適的測定方法。

在能夠得到完整的鍾罩型衍射曲線的條件下,可選擇交相關法、半高寬法、重心法、拋物線法或者其它函數擬合法。盡量選擇利用原始衍射曲線數據較多的方法有利於提高定峰精度。


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