鉆孔應變法測量殘余應力的標準測試方法起草人

胡木生、張偉平。 2100433B

水利部水工金屬結構質量檢驗測試中心、廣東江海機電工程有限公司等。

殘余應力的測試方法很多，按其對于被測構件是否具有破壞性而言，可分為有損側試法與

無損測試法等兩大類。本節(jié)介紹有損測試法。

鉆孔法、取條法、切槽法、剝層法等都屬于有損測試法。這種測試方法的基本原理是將欲

測構件，利用機械加工的方法(如鉆孔等)，使其因釋放部分應力而產生相應的位移與應變，盆

測這些位移或應變.經換算，得知構件加工處原有的應力。因此，這種測試方法又稱為機械側

試法或應力釋放法。

由于采用取條法、切梢法、剝層法等對于被測構件都有較大的破壞性，因此本章重點介紹

鉆孔法。

鉆孔應力釋放及其電側法(通孔法、盲孔法)

鉆孔法的基本原理

鉆孔法是由J. Mathar于1932年提出的，其基本思想是在具有殘余應力的構件上鉆一小

孔，使孔的鄰域內山于部分應力釋放而產生相應的位移與應變，測量這些位移或應變，經換算

得鉆孔處原有的應力。"para w43df6" label-module="para">2100433B

1.盲孔法殘余應力測量

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

殘余應力檢測儀主要采用盲孔法進行各種材料和結構的殘余應力分析和研究，還可作為在靜力強度研究中測量結構及材料任意點變形的應力分析儀器。如果配用相應的傳感器，也可以測量力、壓力、扭矩、位移和溫度等物理量。它以計算機為中央微處理機，采用高精度測量放大器、數(shù)據(jù)采集和處理器，測量中無需調零，可直接測出殘余應力值的大小及方向，實現(xiàn)了殘余應力測量的自動化。

2.磁測法殘余應力測量

磁測法殘余應力檢測法主要是通過磁測法來測定鐵磁材料在內應力的作用下磁導率發(fā)生的變化確定殘余應力的大小和方向。眾所周知，鐵磁材料具有磁疇結構，其磁化方向為易磁化軸向方向，同時具有磁致伸縮性效應，且磁致伸縮系數(shù)是各向異性的，在磁場作用下，應力產生磁各向異性。磁導率作為張量與應力張量相似。通過精密傳感器和高精度的測量電路，將磁導率變化轉變?yōu)殡娦盘枺敵鲭娏鳎ɑ螂妷海┲祦矸从硲χ档淖兓?，并通過裝有特定殘余應力計算機軟件的計算機計算，得出殘余應力的大小、方向和應力的變化趨勢。

3.X射線衍射法殘余應力測量

在各種無損測定殘余應力的方法之中，X射線衍射法被公認為最可靠和最實用的。它原理成熟，方法完善，經歷了七十余年的進程，在國內外廣泛應用于機械工程和材料科學，取得了卓著成果。

X-射線應力測定儀是一種簡化和實用化的X射線衍射裝置，因而它還有一項附加的功能──測定鋼中殘余奧氏體含量。由于它適用于各種實體工件，而且能夠針對同一點以不同的φ角、Ψ角進行測試,以探測織構的影響，這項功能便具備了重要而獨特的用途。

盲孔法殘余應力檢測法就是在工件的被測部位貼上應變花（計），通過在應變花（計）中心打一個Φ2mm左右的小盲孔引起殘余應力的釋放，同時，由殘余應力測試儀將這種釋放量測出并通過計算得出該部位的殘余應力大小和方向。