小孔法測(cè)殘余應(yīng)力

1、天津大學(xué)2006屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16第四章實(shí)驗(yàn)原理、方法及結(jié)果分析焊接殘余應(yīng)力和變形的存在是影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件脆性斷裂強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等的重要因素。對(duì)于管道結(jié)構(gòu)而言，在內(nèi)表面存在的拉伸殘余應(yīng)力是導(dǎo)致管道發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的主要原因之一。實(shí)際測(cè)量殘余應(yīng)力的方法有很多種，概括起來(lái)為兩類(lèi)，即具有一定損傷性的機(jī)械釋放測(cè)量方法和無(wú)損傷性的測(cè)量方法。本研究在現(xiàn)有條件下，選擇技術(shù)上比較成熟、國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的測(cè)試方法，即利用盲孔法測(cè)量了高頻

2、焊管道焊接接頭縱焊縫的殘余應(yīng)力。小孔法的原理是在應(yīng)力場(chǎng)中鉆小孔，應(yīng)力的平衡受到破壞，則小孔周?chē)膽?yīng)力將重新調(diào)整；測(cè)得孔附近的彈性應(yīng)變?cè)隽?，就可以用彈性力學(xué)原理來(lái)推算出小孔處的殘余應(yīng)力。具體步驟如下：在離鉆孔中心一定距離處粘貼幾個(gè)應(yīng)變片，應(yīng)變片之間保持一定角度。然后鉆孔，測(cè)出個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變?cè)黾恿孔x數(shù)。本法在應(yīng)力釋放中對(duì)工件的破壞性最小，可鉆φ13mm盲孔，孔深達(dá)（0.81.0）D時(shí)各應(yīng)變片的讀數(shù)即趨于穩(wěn)定。小孔法結(jié)果的精確性取決于應(yīng)變片粘

3、貼位置的準(zhǔn)確性。孔徑越小堆相對(duì)位置的準(zhǔn)確性要求越高。在鉆孔時(shí)，為防止孔邊產(chǎn)生附加的塑性應(yīng)變，可采用噴沙射流代替鉆削。本法也可用表面涂光彈性薄膜或脆性漆來(lái)測(cè)定應(yīng)變，但后者往往是定性的4.1盲孔法測(cè)量殘余應(yīng)力的基本原理、步驟及儀器設(shè)備[4]由于焊件內(nèi)部存在殘余應(yīng)力場(chǎng)，在應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)任意處鉆一個(gè)一定直徑和深度的盲孔后，該處金屬連同其中的殘余應(yīng)力即被釋放，使原有殘余應(yīng)力場(chǎng)失去平衡。這時(shí)盲孔周?chē)鷮a(chǎn)生一定量的釋放應(yīng)變，其大小與被釋放的應(yīng)力是相當(dāng)?shù)?。測(cè)

4、出這種釋放應(yīng)變值，即可利用相應(yīng)的計(jì)算公式，確定測(cè)點(diǎn)處的原始?xì)堄鄳?yīng)力大小。鉆孔前將0—45—90的應(yīng)變花粘貼在孔的周?chē)鐖D41所示。X方向?yàn)槠叫杏诤缚p方向，Y方向?yàn)榇怪庇诤缚p方向。圖41應(yīng)變片示意圖45σmin(σ2)σmax(σ1)yxε1ε2ε32Rφ天津大學(xué)2006屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18圖3實(shí)驗(yàn)用高頻焊管及小型臺(tái)鉆圖4靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的應(yīng)變數(shù)據(jù)都減去相同的修正值，得到最終的修正后的應(yīng)變量。所使用鉆頭的直徑D為1.5mm。采用的殘

5、余應(yīng)力計(jì)算式如下：（41）??????????????????????????????????????23122311212311maxεεε2εεKK11KK1εε2EK1συυ（42）??????????????????????????????????????23122311212311minεεε2εεKK11KK1εε2EK1συυ式中，，是與孔徑有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式，32115.28.140.368.321dddK????。3.0