機械零部件和構件在制造加工的過程中由于不同的制造工藝,例如鑄造、切削、焊接、熱處理等,都會在材料中產生殘余應力。殘余應力的存在,一方面工件會降低強度,使工件在制造時產生變形和開裂等工藝缺陷;另一方面又會在制造后的自然釋放過程中使工件的尺寸發生變化或者使其疲勞強度等力學性能降低,從而影響到它們的使用安全性。因而,了解殘余應力的狀態對于確保工件的安全性和可靠性有著非常重要的意義。
目前,比較成熟且普遍應用的殘余應力測試方法分為兩大類:無損檢測法和機械檢測法。無損法在檢測過程中不對工件產生創傷,機械法在測量的過程中要對工件體做全部或部分的破壞,例如切割法(又稱剖分法)和環芯法對工件的破壞較大,而盲孔法對工件的破壞較小,因而盲孔法又稱半無損法。
1.盲孔法測量殘余應力的意義和用途:
殘余應力幾乎在所有結構中都存在,它們可能是在制造工藝過程中形成或在結構服役壽命內 產生,在許多場合下,尤其是結構承受交變載荷或在腐蝕環境下工作時,殘余應力是結構失效的一個主要因素,了解結構的殘余應力是非常有必要的。盲孔法應變測 量技術是一種測定殘余應力的適用的半無損方法。
2.盲孔法測量殘余應力基本原理
盲孔法測量殘余應力是指在有殘余應力的部位鉆一個小孔,因小孔附近的殘余應力被釋放,孔區附近的殘余應力場發生變化,只要測出該局部區域的應變變化量,即可計算出鉆孔處釋放前的殘余應力值。
假定一塊各向同性的平板中存在某一殘余應力,若鉆一小孔,孔邊的徑向應力下降為零,孔區附近應力重新分布,如圖1所示,陰影區為鉆孔后應力的變化,該應力稱為釋放應力,由應變計感受其應變。通常表面殘余應力是平面應力狀態,兩個主應力和主方向角三個未知數,要求用三個應變敏感柵組成應變花進行測量,每個敏感柵的中心布置在同一半徑上
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