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残余应力检测中释放系数的常规标定与计算

发布时间:2016.05.11 新闻来源: 浏览次数:

一般,释放系数 A、B 须在已知应力场中标定。可采用均匀单向应力场。

在标定试样上贴垂直应变花,令 0°应变计与试验机拉伸轴向平行。在拉力试验机上,对标定试样施加恒定的轴向应力 σ,然后打孔:A=E(ε 0° +ε 90° ) /(2σ),B= E(ε 0° -ε 90° ) /(2σ),ε 0° 、ε 90° 分别为打孔所致 0°应变计和 90°应变计的应变释放。为确保盲孔处于应变花中心并与表面垂直、打孔只产生较小的孔边切削塑性,标定(和实际测试)时最好采用专用打孔设备。标定时要求:A、试样中不存在初始残余应力; B、试样足够长,施加在试样截面上的为均匀拉应力σ; C、 σ应稳定, 且σ≤σ s /3 , σ s 为材料屈服极限, 以此限定标定载荷;D、孔中心距截面边缘应不小于 8 倍孔径,孔径应小于 1/4 试样厚度; E、同一试样钻多个孔标定时,相邻孔间距应大于 5 倍孔径; F、消除钻孔切削应力。

对于 φ1.5mm 的孔径,建议试样长 500mm、厚 10mm、宽 50mm;试样与试验机采用铰接,铰接孔足够光滑,确保铰接孔与盲孔中心均在试样中轴上。可用 4 个单轴应变片贴在打孔点所在截面的四个边缘点并与试样中轴平行,监测应变读数,微调整拉伸状态,保证试样截面受到均匀拉伸。具体步骤如下:

1)试样贴应变花,使 0°应变计与试验机拉伸轴向平行。

2)装入试验机,调整、使截面受力均匀。施加初载,各应变计调零,加载至单向应力 σ 对应的预定载荷,残余应力检测仪读数;重复多次求平均。得到钻孔前试样受 σ 下的应变值 ε ' 0° 、ε ' 90° 。

3)取下试样,在应变花中心垂直钻孔 φ1.0mm、深 2.0mm,再扩到 φ1.5mm、深 1.8mm。

4)把试样再装上试验机,重复过程 2);得到钻孔后试样受 σ 下的应变值 ε " 0° 、ε " 90° 。

5)各应变计打孔应变释放值:ε 0° =ε " 0° -ε ' 0° ;ε 90° =ε " 90° -ε ' 90° ;代入前面公式计算 A、B。

如果测试时没有通过标定得到释放系数 A、B,也可根据应变花的花型、敏感栅尺寸、将要打孔的孔径、被测材料泊松比等参数,临时通过专业程序自动计算出较为接近实际标定值的 A、B。

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