【標準規(guī)范】金屬材料殘余應力測定全釋放應變法編制說明(已修改)
2025-05-09 07:07 本頁面
【正文】 第 1 頁 共 9 頁 《金屬材料 殘余應力測定 全釋放 應變法 》 國家標準編制說明 1 工作簡況 任務來源 根據(jù)全國鋼標準化技術委員會《鋼標委 [2021]29號文件》 “ 關于轉發(fā)國家標準化管理委員會2021年 第二批 國家標準制修訂項目計劃的通知 ” 所下達的國家標準修訂計劃，《 金屬材料 殘余應力測定 全釋放 應變法 》 標準列入國家標準修訂計劃，計劃編號為 20211034T605。該標準由武 漢鋼鐵（集團）公司 、 中國科學院金屬研究所和上海出入境檢驗檢疫局 共同負責起草。 起草過程 殘余應力的存在往往對構件（特別是焊接產品 ）的使用帶來重大影響， 如加速疲勞斷裂，促進應力腐蝕開裂等， 了解殘余應力大小和分布的主要方法就是應力的測定?？梢园熏F(xiàn)有的 殘余應力測量 方法分成三大類： 無損的物性法 這一類方法利用材料在應力作用下物理性能發(fā)生變化的特點來測定殘余應力。例如 X射線衍射法 和中子衍射法 利用材料的晶格常數(shù)在應力作用下發(fā)生變化形成不同的衍射峰來測定殘余應力；磁性法利用材料在應力誘導下產生磁致伸縮效應或 Baukhausen 噪聲來測定殘余應力。這類方法的特點是非破壞性和對材料組織結構的過分依賴。 破壞或半破壞性的應力釋放法 利用切割或鉆（ 套）孔使構件中的殘余應力得到全部或部分釋放，根據(jù)釋放應變和釋放方法求出相應的殘余應力大小。此類方法多數(shù)利用電阻應變片作為測量敏感元件，測定精度較高。例如全釋放 應變 法將構件徹底切割破壞，使應力得以全部釋放，對 于應力 梯度不大的情況，可以獲得十分精確的結果；盲孔法屬于半破壞性方法，它要在構件表面鉆一盲孔（ 一般 ??），在工程上應用較廣。這類方法的特點是破壞性和不受材料組織結構控制，對大應力梯度場的測量有誤差。 無損的（壓痕）應力疊加法 此類方法和應力釋放法相反，采用特定壓頭壓入材料表面，通過壓痕獲 得附加應力場，再根據(jù)附加應力場誘導的位移場變化信息來獲得殘余應力，包括硬度法、納米壓痕 法 和壓痕應變法。但硬度法和納米壓痕法目前只能定性測量，而壓痕應變法是其中最具現(xiàn)場應用價值的方法，該方法的特點是非破壞性、方便性和準確性。 全釋放應變法始于一個世紀前。 1888年俄國的 Kalakoutsky最早報道了測量縱向殘余應力的切槽法（ Slitting）， 1950’s初，美國的 Treuting等人將之稱為截面解剖法（ Sectioning method）。目前全釋放 應變法已經在國內 外 的鋼鐵、水電、制鋁、電力等行業(yè)得到 大量 應用 ， 已被 科研院所、高校和生產企業(yè)所 廣泛 接受 。 第 2 頁 共 9 頁 標準起草單位 通過對 國內外有關標準 及 相關文獻 進行了廣泛調研 [1～ 27]，于 2021年 8月提出《 金屬材料 殘余應力測定 全釋放 應變法 》國家標準 征求意見 稿和相應的編制說明， 并 向有關生產 、 使用單位及研究院所征求意見?，F(xiàn)就 該 標準的編制情況說明如下 。 2 制定本標準的原則 查閱了大量的國內外有關標準及相關文獻，沒有發(fā)現(xiàn)有可以直接借鑒的現(xiàn)成的國外標準和國內標準。但也查閱一些相關標準，可以參考 ，例如在鐵路鋼軌和鋼管產品標準中部分章節(jié) 就涉及到 釋放應變法測量殘余應力的內容。 在 相關產品標準中，釋放應變法多測量簡單的單向殘余應力，但在大型工程檢測和科研項目研究中經常測量平面雙向殘余應力，也有測量三向 殘余 應力的。 考慮到三向殘余應力的測量費工費時，周期長，一般單位涉及少 。因此， 本標準草案 在正文中詳細列出了單向殘余應力和雙向殘余應力的測量過程和計算公式作為必須要求，而僅在附錄中提出三向殘余應力的測量過程和計算公式，供有興趣的單位參考。 本標準草案的 標題形式、 整體結構、層次劃分、編寫方法 、術語與符號等 技術內容 盡可能與 GB/T 241792021 《金屬材料 殘余應力測定 壓痕應變法》 一 致 。 3 標準草案中重點技術內容的說明 在全釋放應變法的適用范圍中，說明了該方法所測得的殘余應力只是一定體積材料內的平均值，因而對于表層以下應力梯度特別大的情況（如涂層材料和機加表面），測量所得的結果與實際相比會偏小，這在第 8 節(jié)中有相應說明。 另外，采用該方法測量殘余應力，前提是知道材料的彈性模量和泊桑比。 壓痕應變法測量殘余應力用的應變記錄設備無特殊要求，只要能滿足應變儀的最低行業(yè)標準即可，因為即使讀取應變數(shù)值的過程較長而產生漂移，產生 10??的誤差也不會引起超過 2MPa 的殘余應力變化。 在 全釋放 應變法測量 殘余應力 過程中，測量表面的準備和應變片的粘貼等環(huán)節(jié)十分重要，需要按有關要求仔細而謹慎操作。對于應變片粘貼時間，一般要求 12 天，以保證 應變片的粘貼 充分干燥且 強度達到最大 。同時，為了避免切割過程中升溫造成初始應變的漂移，適當溫度
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