殘余應(yīng)力測(cè)量是指材料在無外力作用下，內(nèi)部保持自平衡的應(yīng)力狀態(tài)。它在機(jī)械加工、熱處理、焊接等過程中產(chǎn)生，并影響材料的疲勞壽命、應(yīng)力腐蝕和尺寸穩(wěn)定性。因此，準(zhǔn)確測(cè)量殘余應(yīng)力對(duì)于保障工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零部件的可靠性至關(guān)重要。
無損檢測(cè)法通過物理手段測(cè)量材料內(nèi)部的物理量變化，間接推算殘余應(yīng)力，主要包括X射線衍射法、中子衍射法、磁性法和超聲法。
1.X射線衍射法
X射線衍射法是目前準(zhǔn)確可靠的殘余應(yīng)力測(cè)量方法之一。其基本原理是根據(jù)X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象，通過測(cè)量晶面間距的變化來推算殘余應(yīng)力。具體步驟如下：
-準(zhǔn)備樣品：將樣品固定在測(cè)角臺(tái)上，確保表面平整。
-根據(jù)布拉格定律計(jì)算晶面間距的變化，進(jìn)而推算殘余應(yīng)力。
X射線衍射法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，理論完善，適用廣泛。但其設(shè)備昂貴，對(duì)樣品表面要求高，且只能測(cè)量表面應(yīng)力。
2.中子衍射法
中子衍射法的原理與X射線衍射法相似，但采用中子作為入射束。由于中子具有較強(qiáng)的穿透能力，可以測(cè)量材料內(nèi)部深處的殘余應(yīng)力。
-準(zhǔn)備樣品：將樣品放入中子衍射儀的反應(yīng)堆孔道中。
-根據(jù)衍射角變化計(jì)算殘余應(yīng)力。
中子衍射法的優(yōu)點(diǎn)是能測(cè)量材料內(nèi)部的三維應(yīng)力分布，但對(duì)設(shè)備要求高，需在核反應(yīng)堆中進(jìn)行，成本高昂。
3.磁性法
磁性法基于鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng)，即在磁場(chǎng)作用下材料發(fā)生尺寸變化。通過測(cè)量磁導(dǎo)率變化，推算殘余應(yīng)力。具體步驟如下：
-將工件置于強(qiáng)磁場(chǎng)中，測(cè)量初始磁導(dǎo)率。
-改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，記錄磁導(dǎo)率變化。
-根據(jù)磁導(dǎo)率變化計(jì)算殘余應(yīng)力。
磁性法的優(yōu)點(diǎn)是非破壞性，適用于大型構(gòu)件。但其精度受材料磁特性影響較大，適用范圍有限。
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