晶體殘余應(yīng)力檢測(cè) 殘余應(yīng)力檢測(cè)機(jī)構(gòu)

殘余應(yīng)力是當(dāng)物體沒(méi)有外部因素作用時(shí)，在物體內(nèi)部保持平衡而存在的應(yīng)力。

凡是沒(méi)有外部作用，物體內(nèi)部保持自相平衡的應(yīng)力，稱為物體的固有應(yīng)力，或稱為初應(yīng)力，亦稱為內(nèi)應(yīng)力。

殘余應(yīng)力分析儀

其原理是基于的布拉格方程2dsinθ=nλ :即一定波長(zhǎng)的X射線照射到晶體材料上，相鄰兩個(gè)原子面衍射時(shí)的X射線光程差正好是波長(zhǎng)的整數(shù)倍。通過(guò)測(cè)量衍射角變化Δθ從而得到晶格間距變化Δd，根據(jù)胡克定律和彈性力學(xué)原理，計(jì)算出材料的殘余應(yīng)力。

殘余應(yīng)力分析儀應(yīng)力方程

根據(jù)彈性力學(xué)理論, 在宏觀各向同性晶體材料上角度φ和ψ(見(jiàn)圖1)方向的應(yīng)變可以用如下方程表述:

應(yīng)力方程(圖1)

正應(yīng)力和剪切應(yīng)力

應(yīng)力分量σφ和τφ為方向Sφ上正應(yīng)力和剪切應(yīng)力:

應(yīng)力方程含剪切應(yīng)力的應(yīng)力方程和曲線

如果在垂直于試樣表面上的平面上有剪應(yīng)力存在(τ13≠0和/或τ23≠0)，則εφψ與sin2ψ的函數(shù)關(guān)系是一個(gè)橢圓曲線，在ψ> 0和ψ<0是圖形顯示為"ψ分叉"(見(jiàn)圖3)。如果σ33不等于零, 則sin2ψ斜率與σφ-σ33成正比。在這種情況下，方程(4a)變?yōu)?

應(yīng)力方程(圖3)

折疊編輯本段測(cè)量方法

1.盲孔法殘余應(yīng)力測(cè)量

盲孔法殘余應(yīng)力測(cè)量

它的原理是在平衡狀態(tài)下的原始應(yīng)力場(chǎng)上鉆孔 ，以去除一部分具有應(yīng)力的金屬，而使圓 孔附近部分金屬內(nèi)的應(yīng)力得到松弛，鉆孔破壞了原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)而使應(yīng)力重新分布，并呈現(xiàn)新 的應(yīng)力平衡，從而使圓孔附近的金屬發(fā)生位移或應(yīng)變，通過(guò)高靈敏度的應(yīng)變儀，測(cè)量鉆孔后的應(yīng)變 量，就可以計(jì)算原應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)力值。

殘余應(yīng)力檢測(cè)儀主要采用盲孔法進(jìn)行各種材料和結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分析和研究，還可作為在靜力強(qiáng)度研究中測(cè)量結(jié)構(gòu)及材料任意點(diǎn)變形的應(yīng)力分析儀器。如果配用相應(yīng)的傳感器，也可以測(cè)量力、壓力、扭矩、位移和溫度等物理量。它以計(jì)算機(jī)為中央微處理機(jī)，采用高精度測(cè)量放大器、數(shù)據(jù)采集和處理器，測(cè)量中無(wú)需調(diào)零，可直接測(cè)出殘余應(yīng)力值的大小及方向，實(shí)現(xiàn)了殘余應(yīng)力測(cè)量的自動(dòng)化。

2.磁測(cè)法殘余應(yīng)力測(cè)量

磁測(cè)法殘余應(yīng)力檢測(cè)法主要是通過(guò)磁測(cè)法來(lái)測(cè)定鐵磁材料在內(nèi)應(yīng)力的作用下磁導(dǎo)率發(fā)生的變化確定殘余應(yīng)力的大小和方向。眾所周知，鐵磁材料具有磁疇結(jié)構(gòu)，其磁化方向?yàn)橐状呕S向方向，同時(shí)具有磁致伸縮性效應(yīng)，且磁致伸縮系數(shù)是各向異性的，在磁場(chǎng)作用下，應(yīng)力產(chǎn)生磁各向異性。磁導(dǎo)率作為張量與應(yīng)力張量相似。通過(guò)精密傳感器和高精度的測(cè)量電路，將磁導(dǎo)率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，輸出電流(或電壓)值來(lái)反映應(yīng)力值的變化，并通過(guò)裝有特定殘余應(yīng)力計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算機(jī)計(jì)算，得出殘余應(yīng)力的大小、方向和應(yīng)力的變化趨勢(shì)。

3.X射線衍射法殘余應(yīng)力測(cè)量

在各種無(wú)損測(cè)定殘余應(yīng)力的方法之中，X射線衍射法被公認(rèn)為可靠和實(shí)用的。它原理成熟，方法完善，經(jīng)歷了七十余年的進(jìn)程，在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用于機(jī)械工程和材料科學(xué)，取得了卓著成果。

X-射線應(yīng)力測(cè)定儀是一種簡(jiǎn)化和實(shí)用化的X射線衍射裝置，因而它還有一項(xiàng)附加的功能──測(cè)定鋼中殘余奧氏體含量。由于它適用于各種實(shí)體工件，而且能夠針對(duì)同一點(diǎn)以不同的φ角、Ψ角進(jìn)行測(cè)試,以探測(cè)織構(gòu)的影響，這項(xiàng)功能便具備了重要而獨(dú)特的用途。