晶體殘余應(yīng)力檢測 殘余應(yīng)力檢測機構(gòu)

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

凡是沒有外部作用，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 :即一定波長的X射線照射到晶體材料上，相鄰兩個原子面衍射時的X射線光程差正好是波長的整數(shù)倍。通過測量衍射角變化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)系是一個橢圓曲線，在ψ> 0和ψ<0是圖形顯示為"ψ分叉"(見圖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)

折疊編輯本段測量方法

1.盲孔法殘余應(yīng)力測量

盲孔法殘余應(yīng)力測量

它的原理是在平衡狀態(tài)下的原始應(yīng)力場上鉆孔 ，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，通過高靈敏度的應(yīng)變儀，測量鉆孔后的應(yīng)變 量，就可以計算原應(yīng)力場的應(yīng)力值。

殘余應(yīng)力檢測儀主要采用盲孔法進行各種材料和結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分析和研究，還可作為在靜力強度研究中測量結(jié)構(gòu)及材料任意點變形的應(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(diào)零，可直接測出殘余應(yīng)力值的大小及方向，實現(xiàn)了殘余應(yīng)力測量的自動化。

2.磁測法殘余應(yīng)力測量

磁測法殘余應(yīng)力檢測法主要是通過磁測法來測定鐵磁材料在內(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)，其磁化方向為易磁化軸向方向，同時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。通過精密傳感器和高精度的測量電路，將磁導(dǎo)率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸出電?或電壓)值來反映應(yīng)力值的變化，并通過裝有特定殘余應(yīng)力計算機軟件的計算機計算，得出殘余應(yīng)力的大小、方向和應(yīng)力的變化趨勢。

3.X射線衍射法殘余應(yīng)力測量

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

X-射線應(yīng)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(gòu)的影響，這項功能便具備了重要而獨特的用途。