CN103557971B - 一种结构残余应力的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于结构强度技术领域，涉及一种结构残余应力的测量方法。本发明给出的残余应力测量的切割方法，通过在构件上切割缺口，在被测构件的上下表面布置应变片的方式，不断调整切口的位置、长度和深度，测量得到残余应力释放引起的应变变化与切口长度和深度的关系，从而给出残余应力的分布场和沿深度的分布规律。本发明给出的残余应力切割法操作方便，工程实用性强。

Description

一种结构残余应力的测量方法

技术领域

本发明属于结构强度技术领域，涉及一种结构残余应力的测量方法。

背景技术

结构残余应力是材料及其制品在合金过程中、机加和安装中产生的平衡于材料或制品内部的应力。残余应力的存在对结构材料的应力腐蚀、疲劳开裂、耐久性等力学性能有很大的影响，研究和测量构件中残余应力对生产的技术管理和科学试验有着重大的意义。

目前结构的残余应力测量方法分为机械释放测量法和非破坏无损伤测量法两种。机械测量法主要包括钻孔法、分割切条法释放法、逐层铣削法等。

现有的机械测量方法都是对构件进行钻孔、切条、铣削等破坏方式，使得残余应力得以释放而测得，现有的方法只能测出构件局部的残余应力分布，不能给出构件残余应力场的分布。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够获得构件残余应力场的分布的结构残余应力的测量方法。

本发明的技术解决方案是，

1)、在含残余应力的构件上，根据构件的受力特点，确定残余应力测量的起始位置、方向，位置和方向可以是多个；

2)、在已确定的构件的残余应力测量位置的上下表面粘贴应变片，测量并记录初始的应变；

3)、用线切割或者镗床切割的方法在构件上下表面粘贴有应变片的位置上沿应变片边缘引入初始切口，然后，再在初始切口的另一边缘的上下表面粘贴应变片，分别测量并记录引入切口前和引入切口后的应变；

4)、逐渐调整切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度，测量并记录一次切口前端的应变数据，从而获得切口沿线各个部位的上下表面应变与切口位置、长度及深度的对应关系；

5)、通过测得的切口位置、长度及深度与应变的变化关系，分析给出构件残余应力场的分布。

所述的调整切口长度或深度至构件截面发生突变处，初始切口的方向沿突变边界改变，在切口的上下表面粘贴应变片，调整切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度，测量并记录一次切口前端的应变数据。

所述的调整切口长度或深度至构件应力集中严重区域，切口在应力集中严重区域分多条切口，在每条切口的上下表面粘贴应变片，调整每条切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度，测量并记录一次切口前端的应变数据。

本发明具有的优点和有益效果，本发明给出的一种残余应力的测量方法，通过在被测构件上的残余应力测量位置处切割缺口，并在切口两侧的上下表面布置应变片的方式，不断调整切口的位置、长度和深度，测量得到切口处残余应力释放引起的应变变化与切口长度和深度的关系，从而给出构件整个残余应力的分布场。

本发明给出的一种残余应力的测量方法，原理简单，操作方便，工程实用性强，可以测得构件的残余应力分布场。

附图说明

图1是本发明实施例构件的结构图；

图2是本发明实施例残余应力测量时的切割方向示意图。

具体实施方式

1)、在含残余应力的构件上，根据构件的受力特点，确定残余应力测量的起始位置和方向，从理论上讲，位置和方向可以是多个；

2)、在已确定的构件的残余应力测量位置的上下表面粘贴应变片，测量并记录初始的应变；

3)、用线切割或者镗床切割的方法在构件上下表面粘贴有应变片的位置上沿应变片边缘引入初始切口，然后，再在初始切口的另一边缘的上下表面粘贴应变片，分别测量并记录引入切口前和引入切口后的应变；

4)、逐渐调整切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度后，测量并记录一次切口前端的应变数据，从而获得切口沿线各个部位的上下表面应变与切口位置、长度及深度的对应关系；

5)、通过测得的切口位置、长度及深度与应变变化的对应关系，分析给出构件残余应力场的分布。

所述的调整切口长度或深度至构件截面发生突变处，初始切口的方向沿突变边界改变，在切口的上下表面粘贴应变片，调整切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度后，测量并记录一次切口前端的应变数据。

所述的调整切口长度或深度至构件应力集中严重区域，切口在应力集中严重区域分多条切口，在每条切口的上下表面粘贴应变片，调整每条切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度后，测量并记录一次切口前端的应变数据。

实施例

1、对图1所示的构件，进行残余应力的测量。

1)、根据构件受力特点可知，构件上的开孔区域为应力集中严重区域，由此确定残余应力测量由孔下方的构件边缘向开孔方向进行，位置和方向见图2所示；

2)、在已确定的构件的残余应力测量位置的上下表面粘贴应变片(图2中应变片为示意图，沿切口方向应布置足够数量的应变片，以保证测得真实可靠的应变数据)，测量并记录初始的应变；

3)、用线切割或者镗床切割的方法在构件上下表面粘贴有应变片的位置上沿应变片边缘引入初始切口，然后，再在初始切口的另一边缘的上下表面粘贴应变片，分别测量并记录引入切口前和引入切口后的应变；

4)、逐渐调整切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度后，测量并记录一次切口前端的应变数据，从而获得切口沿线各个部位的上下表面应变与切口位置、长度及深度的对应关系；

5)、通过测得的切口位置、长度及深度与应变变化的对应关系，分析给出构件残余应力场的分布。

2、对于当调整切口至孔边时(见图2所示)，孔边是截面突变处，也是应力集中严重区域，在此区域内切口分多条呈放射状散开的切口(图2中多条切口为示意图，理论上切口的数量可以是1个到无穷多个)，在每条切口的上下表面粘贴应变片，调整每条切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度后，测量并记录一次切口前端的应变数据。

Claims (3)

1.一种结构残余应力的测量方法，其特征是，

1）、在含残余应力的构件上，根据构件的受力特点，确定残余应力测量的位置、方向；

2）、在构件的残余应力测量的位置上下表面粘贴应变片，测量初始的应变；

3）、用线切割或者镗床切割的方法在构件上下表面粘贴有应变片的位置上沿应变片边缘引入初始切口，然后，再在初始切口的另一边缘的上下表面粘贴应变片，分别测量并记录引入切口前和引入切口后的应变；

4）、逐渐调整切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度，测量并记录一次切口前端的应变数据，从而获得切口沿线各个部位的上下表面应变与切口位置、长度及深度的对应关系；

5）、通过测得的切口位置、长度及深度与应变的变化关系，分析给出构件残余应力场的分布。

2.根据权利要求1所述的一种结构残余应力的测量方法，其特征是，所述的调整切口长度或深度至构件截面发生突变处，初始切口的方向沿突变边界改变，在切口的上下表面粘贴应变片，调整切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度，测量并记录一次切口前端的应变数据。

3.根据权利要求1所述的一种结构残余应力的测量方法，其特征是，所述的调整切口长度或深度至构件应力集中严重区域，切口在应力集中严重区域分多条切口，在每条切口的上下表面粘贴应变片，调整每条切口的长度或深度，每次调整切口的长度或深度不得大于1mm，每调整一次长度或深度，测量并记录一次切口前端的应变数据。