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盲孔法測(cè)量殘余應(yīng)力

作者： 時(shí)間：2013-08-03 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
切割法和套環(huán)法測(cè)量殘余應(yīng)力具有較大的破壞性，因此目前在焊接件和鑄件上應(yīng)用的較多的殘余應(yīng)力測(cè)量方法是盲孔法，盲孔法就是在工件上鉆一小通孔或不通孔，使被測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力得到釋放，并由事先貼在孔周位的應(yīng)變計(jì)測(cè)得釋放的應(yīng)變量，再根據(jù)彈性力學(xué)原理計(jì)算出殘余應(yīng)力來(lái)。鉆孔的直徑和深度都不大，不會(huì)影響被測(cè)構(gòu)件的正常使用。并且這種方法具有較高的精度，因此它以成為應(yīng)用比較廣泛的方法。

（一）理論公式的推導(dǎo)

當(dāng)殘余應(yīng)力沿厚度方向的分布比較均勻時(shí)，可采用一次鉆孔法測(cè)量殘余應(yīng)力的量值。

用圖3.6表示被測(cè)點(diǎn)o附近的應(yīng)力狀態(tài)：σ1和σ2為o點(diǎn)的殘余主應(yīng)力。在距被測(cè)點(diǎn)半徑為r的Р點(diǎn)處，σr和σt分 別表示鉆孔釋放徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力。并且σr和σ1的夾角為ф。

根據(jù)彈性力學(xué)原理可得P點(diǎn)的原有殘余應(yīng)力σ˙r和σ˙t與殘余主應(yīng)力σ1和σ2的關(guān)系如式（4）

鉆孔法測(cè)殘余應(yīng)力時(shí)，要在被測(cè)點(diǎn)о處鉆一半徑為a的小孔以釋放應(yīng)力。由彈性力學(xué)可知，鉆孔后P點(diǎn)處的應(yīng)力σ?r和σ?t分別為式（5）

在一般情況下，主應(yīng)力方向是未知的則上式中含有三個(gè)未知數(shù)σ1，σ2和Ф。如果在與主應(yīng)力成任意角 的Ф1，Ф2，Ф3三個(gè)方向上貼應(yīng)變片， 由上式可得三個(gè)方程，即可求出σ1，σ2和Ф來(lái)。為了計(jì)算方便，三個(gè) 應(yīng)變片之間的夾角采用標(biāo)準(zhǔn)角度，如Ф，Ф+45?，Ф+90?，這樣測(cè)得的三個(gè)應(yīng)變分別為ε0，ε45和ε90即：

在有些情況下，公式（12）將會(huì)有所變化：

1.如果被測(cè)點(diǎn)的殘余應(yīng)力是單向應(yīng)力狀態(tài)，只要在應(yīng)力方向上貼一應(yīng)變片，鉆孔后即可測(cè)出應(yīng)變?chǔ)舘，把Ф=0, σ2=0代入（11）式得

2.如果殘余應(yīng)力σ1和σ2的方向已知，則可沿兩個(gè)主應(yīng)力方向貼一應(yīng)變片，如圖3.7所示，Φ=0和Φ=90? 。則由（11）式可得：

公式（12）是通過(guò)彈性力學(xué)理論推倒而來(lái)的，式中的A . B值是通過(guò)計(jì)算得到的。因此上述方法被稱做理論公式法。還有一種方法就是通過(guò)在拉伸試件上標(biāo)定釋放應(yīng)變與應(yīng)力的比例系數(shù)后，再計(jì)算殘余應(yīng)力，這種方法稱做實(shí)驗(yàn)標(biāo)定法。
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