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1、殘余應(yīng)力檢測方法     

測量焊接殘余應(yīng)力的方法按其對被檢測對象是 否產(chǎn)生損傷分為有損法和無損法兩大類，有損法又稱為機(jī)械法測殘余應(yīng)力，它是采用機(jī)械加工的手段， 對被測構(gòu)件進(jìn)行部分解剖或完全剝離使被測構(gòu)件上 的殘余應(yīng)力部分釋放或完全釋放，利用電阻應(yīng)變計(jì)測出殘余應(yīng)力的方法，常用的有盲孔法。

無損法按其使用檢測手段不同，分為 x 射線衍射法、超聲聲彈性法和磁測法等。其中超聲聲彈性法只能測試高值殘余應(yīng)力，目前還處于試驗(yàn)研究階段。

盲孔法應(yīng)力檢測、x 射線衍射法、磁測法 3 種方法都有測試速度較快，都能用于不均勻的應(yīng)力場，但 x 射線衍 射法由于儀器設(shè)備的復(fù)雜性只能用于實(shí)驗(yàn)室，盲孔 法和磁測法則因儀器的輕便性可用于實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場 測試。盲孔法是采用在預(yù)測工件的表面中心鉆一小 孔，使其產(chǎn)生局部應(yīng)力釋放，再由黏貼在孔周的應(yīng)變 片感受出應(yīng)變的變化，該應(yīng)變稱為釋放應(yīng)變，通過彈 性力學(xué)公式可得到主應(yīng)力值和方向角。

與盲孔法相比，磁測法檢測儀在測量殘余應(yīng)力時(shí)，對被 檢測對象不造成任何破損，此外它能測出同一點(diǎn)在 不同狀態(tài)下的應(yīng)力情況。如超聲波沖擊等工藝處理 前后的焊接殘余應(yīng)力的變化情況，而且它既能測平 面光滑試樣的應(yīng)力又能測復(fù)雜形狀部位處(如各構(gòu) 造部件相交部位或角焊縫處等) 的焊縫殘余應(yīng)力。 而盲孔法對于復(fù)雜部位的開孔則受到限制。 在鋼結(jié)構(gòu)橋梁的焊縫中，測試殘余應(yīng)力的目的 是為了了解焊接殘余應(yīng)力的大小，分布狀況，為后緒 將開展的減小和消除殘余應(yīng)力工藝及技術(shù)方案提供 依據(jù)，并且在減小和消除殘余應(yīng)力工藝處理后，再次進(jìn)行測試，以了解焊接殘余應(yīng)力重新分布的情況，評 定工藝處理的效果，確認(rèn)是否滿足結(jié)構(gòu)受力要求。

二、殘余應(yīng)力的磁測法介紹

2. 1 磁測法的測試原理

目前在我國應(yīng)用的磁測法是一種無損檢測的方法，它的基本原理是，基于鐵磁性材料(如低碳鋼 等)的磁致伸縮效應(yīng)，即鐵磁性材料在磁化時(shí)會發(fā) 生尺寸變化;反過來鐵磁體在應(yīng)力作用下其磁化狀 態(tài)(導(dǎo)磁率和磁感應(yīng)強(qiáng)度等)也會發(fā)生變化，因此通 過測量磁性變化可以測定鐵磁材料中的應(yīng)力。當(dāng)試 樣內(nèi)存在殘余應(yīng)力時(shí)，也會使磁疇的移動和轉(zhuǎn)向均 受阻而使磁化率減小，這種現(xiàn)象稱為磁彈性現(xiàn) 。

鐵磁性材料其導(dǎo)磁率的相對變化量與應(yīng)力 之間存在下列線性關(guān)系：

上式說明導(dǎo)磁率的相對變化量與應(yīng)力成正比，通過傳感器和一定的電路將磁導(dǎo)率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?量(或電壓) 的變化，建立應(yīng)力和電流(電壓) 的變 化，建立應(yīng)力和電流(或電壓) 的函數(shù)關(guān)系，通過電 量測量來確定內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)力和電流(或電壓) 之間 不存在單值的函數(shù)關(guān)系。但是，平面應(yīng)力狀態(tài)，主應(yīng) 力方向輸出的電流差和主應(yīng)力差有單值的線性關(guān) 系，其表達(dá)式:

2. 2 靈敏系數(shù)的確定

靈敏系數(shù) a 可通過單向拉壓或 4 點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)確 定 。為消除邊界對測量結(jié)果的影響，試樣的寬 度需大于 3 倍探頭的尺寸，試件長寬比取 6 較適宜， 標(biāo)定試樣，選擇與被測材料同樣的化學(xué)成分和同一 熱處理狀況的無內(nèi)應(yīng)力材料制成，通過標(biāo)定可得一 系列數(shù)據(jù)。由式(1)可知這些數(shù)據(jù)滿足線性關(guān)系， 所以利用最小二乘法計(jì)算出直線的斜率即靈敏系數(shù) a ，計(jì)算公式如下:

2.3應(yīng)力的確定

已知各測點(diǎn)的主應(yīng)力差和主方向角，用切實(shí)力 差法分離主應(yīng)力。任一點(diǎn) p 的主應(yīng)力分量:

2. 4 磁測法的應(yīng)用情況及測前的準(zhǔn)備工作

磁測法目前已經(jīng)在三峽工程中的鋼閘門、北京 西站鋼門樓主桁架，石油化工設(shè)備中的球罐等項(xiàng)目 已經(jīng)得到應(yīng)用，但在大跨徑鋼結(jié)構(gòu)橋梁構(gòu)件焊接應(yīng) 力的測試中還沒有應(yīng)用的報(bào)道資料。 采用磁測法測試前首先要進(jìn)行靈敏系數(shù)的標(biāo) 定?？赏ㄟ^單向拉壓或 4 點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)確定。正式測 試時(shí)首先將試件焊縫上的測點(diǎn)經(jīng)過打磨，然后將測 試儀器的一個(gè)探頭直接接觸在測點(diǎn)上，另一個(gè)探頭 則放在預(yù)先標(biāo)定好靈敏系數(shù)的鋼板上，探頭底部有 兩個(gè)磁極，通過測定磁導(dǎo)率的變化來確定一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。