第十章 剩余应力丈量10-1 剩余应力的影响10-1-1 最早的报告上个世纪初，英国殖民军于印度储存的黄铜弹壳经常开裂，且加工引起剩余应力集中的部位亦是裂痕集中的部位，并且，热处置可以防止破裂发生。10-1-2 主要表现1、脆性资料：剩余应力与任务应力叠加，到达强度极限发生破坏。韧性资料对静载的影响不大。n n2 2、降低构件的尺寸稳定性和加工精度、降低构件的尺寸稳定性和加工精度n n剩余应力与任务应力叠加后到达屈服，发生塑性剩余应力与任务应力叠加后到达屈服，发生塑性变形变形n n金属加工使剩余应力释放，发生变形金属加工使剩余应力释放，发生变形n n3 3、受压构件提早失效、受压构件提早失效n n两种应力叠加使构件部分先到达临界应两种应力叠加使构件部分先到达临界应力而失力而失 稳稳n n4 4、构造疲劳强度受影响、构造疲劳强度受影响n n普通使交变载荷下的疲劳强度降低，普通使交变载荷下的疲劳强度降低，n n但：剩余压应力使疲劳强度大大提高。但：剩余压应力使疲劳强度大大提高。如链条如链条n n5 5、剩余拉应力大大降低构造抗腐蚀开裂的才干，、剩余拉应力大大降低构造抗腐蚀开裂的才干，呵斥损失极大。呵斥损失极大。10-2 剩余应力丈量方法简介10-2-1 10-2-1 物理物理测测定法定法1 1、X X射射线线法法特点：无特点：无损损，方法成熟，运用广泛，可以，方法成熟，运用广泛，可以测测高高应应力梯力梯度；但只能度；但只能测测几个原子厚度的几个原子厚度的应应力；丈量精度受晶粒力；丈量精度受晶粒大小、粗大小、粗细细的影响；的影响；设备设备价价钱钱昂昂贵贵，误误差：差：约约在在20MPa20MPa以下。以下。2 2、磁、磁测测法法应应力使晶格力使晶格发发生形生形变变，导导致磁致磁导导率、率、电电阻率等阻率等发发生生变变化，丈量它化，丈量它们们即可得剩余即可得剩余应应力。力。特点：真正无特点：真正无损损，设备简单设备简单，运用方便，可以深化有，运用方便，可以深化有限厚度的限厚度的资资料；但是料；但是仅对铁仅对铁磁磁资资料才干用，空料才干用，空间间分辨分辨区域区域较较大与探大与探头头直径相当。直径相当。精度：以精度：以9090置信度，置信度，绝对误绝对误差可小于差可小于s/7s/7n n3 3、声、声弹弹性方法性方法n n利用利用应应力力对对超声波波速的影响，超声波波速的影响，经过经过建立建立应应力力声速关系来声速关系来计计算物体的内部算物体的内部应应力。力。n n特点：无特点：无损损，平安，凡，平安，凡对对声音声音“ “透明的物体透明的物体均可均可运用；但因运用；但因资资料料织织构等要素的影响，主构等要素的影响，主要运用要运用于一于一维维螺栓螺栓应应力。力。n n物理丈量法都是无物理丈量法都是无损损的的10-2-2 10-2-2 机械丈量法机械丈量法1 1、切割法、切割法切开，释放应力切开，释放应力2 2、开槽法、开槽法在试件上开一封锁的槽，释放应力在试件上开一封锁的槽，释放应力3 3、钻孔法、钻孔法打一盲孔释放应力打一盲孔释放应力10-3 盲孔法10-3-1 10-3-1 原理原理无限大平板，受均匀无限大平板，受均匀应应力力1212，应应力形状力形状钻通孔后应力钻通孔后应力2释放应力n n按平面应力形状的广义虎克定律有按平面应力形状的广义虎克定律有沿贴片方向的释放应变沿贴片方向的释放应变n n引入释放系数引入释放系数释放应变成为运用三轴应变花n n可以解出可以解出n n 为为从从00方向到方向到11方向之方向之夹夹角，逆角，逆时针为时针为正正按书中标志为按书中标志为10-3-2 释放系数的标定A A、B B、可以用、可以用单单向拉伸向拉伸试试件件标标定定将将 0 0， 1 1 1 1 90 90 ， 2 2 2 20 0代入代入n n可以解出可以解出假设不想A、B中有资料常数E、的影响取取n n也可以计算出也可以计算出k1k1、k2k2的值，再按下式计算剩余应的值，再按下式计算剩余应力力10-4 附加应变钻孔加工会由于挤压切削而产生钻孔附加应变，它钻孔加工会由于挤压切削而产生钻孔附加应变，它与由剩余应力而产生的释放应变一同被测到，即：与由剩余应力而产生的释放应变一同被测到，即：附加应变需求预先去掉附加应变需求预先去掉释放应变附加应变再代入剩余再代入剩余应应力的力的计计算算式中式中钻孔附加应变的丈量钻孔附加应变需求用经过充分退火的零应力块预先钻孔附加应变需求用经过充分退火的零应力块预先丈量丈量常见资料和剩余应力应变花的钻孔附加应变曾经测常见资料和剩余应力应变花的钻孔附加应变曾经测出，可以查表。出，可以查表。它实践上与钻孔人的技术、钻头锋利程度、钻头的它实践上与钻孔人的技术、钻头锋利程度、钻头的钻孔次数都有极大的关系钻孔次数都有极大的关系10-5 实验技术10-5-1 10-5-1 应变计应变计如右以下图公用剩余应力如右以下图公用剩余应力应变计应变计各片应变计到中心间隔一各片应变计到中心间隔一样样10-5-2 10-5-2 贴片贴片与普通应变计同与普通应变计同10-5-3 10-5-3 钻钻孔技孔技术术安装、安装、对对中、中、调调程度程度预调预调平衡平衡端面端面铣应变计铣应变计基底基底预调预调平衡平衡定深定深钻钻小孔小孔1.0 mm1.0 mm定深定深扩扩孔孔1.5 mm1.5 mm丈量丈量 仪仪、计计算算释释放放应变应变、剩余、剩余应应力力通孔与盲孔实际是从通孔推出，实践是钻盲孔。实际是从通孔推出，实践是钻盲孔。孔深与释放应变是有关系的，但是，当孔深到达孔孔深与释放应变是有关系的，但是，当孔深到达孔径的径的1.51.5倍以上时，释放应力根本不再添加。而释倍以上时，释放应力根本不再添加。而释放系数是实测得到，故可以钻盲孔，仅有一个假放系数是实测得到，故可以钻盲孔，仅有一个假设：盲孔的应变释放与通孔具有一样的表达方式设：盲孔的应变释放与通孔具有一样的表达方式释放率可以不一样，前面加个小于一的系数释放率可以不一样，前面加个小于一的系数即可。即可。10-6 误差1 1、应变计灵敏系数极其分散度、应变计灵敏系数极其分散度2 2、应变计热输出、应变计热输出3 3、钻孔对中偏向、钻孔对中偏向4 4、孔径、孔深偏向、孔径、孔深偏向5 5、附加应变、附加应变6 6、沿阐明、厚度方向的应力梯度、沿阐明、厚度方向的应力梯度n n剩余应力的误差普通可以到达剩余应力的误差普通可以到达5 51010，甚，甚至更大。至更大。喷沙打孔n n用气沙混合气流磨用气沙混合气流磨蚀蚀喷喷沙打孔沙打孔n n采用回采用回转喷转喷嘴打孔安装嘴打孔安装n n孔径：孔径： 1 13mm3mmn n附加附加应变应变：n n 2.92.1 m/m 2.92.1 m/m n n 45# 45#钢钢n n-1.9 5.6 m/m -1.9 5.6 m/m n n 不不锈钢锈钢n n1 1、n n2 2、