殘余應(yīng)力分類與評估-資料下載頁
2025-04-07 21:44本頁面
【正文】 出磁性材料點陣中磁性原子的磁矩大小和取向，因而中子衍射是研究磁結(jié)構(gòu)的極為重要的手段；④一般說來中子比X射線具有高得多的穿透性，因而也更適用于需用厚容器的高低溫、高壓等條件下的結(jié)構(gòu)研究。中子衍射法的工作原理與其他衍射法一樣，也是根據(jù)多晶體材料內(nèi)部彈性變形引起的晶粒削距相對于無應(yīng)力狀態(tài)時的變化量進行應(yīng)力測定的。其測量方法也是與射線法是一樣的。中子法的最大優(yōu)勢是比X射法可以得到很大的穿透深度，同時具有很高的空間分辨率，從而通過移動與轉(zhuǎn)動被測試件來實現(xiàn)的能夠完全繪制工程零部件的三維應(yīng)變圖。然而，它的缺點是需要特殊的強中子源，并且由于源強不足而常需較大的樣品和較長的數(shù)據(jù)收集時間，測試成本太高，中子衍射設(shè)備非常稀缺，僅限于若干歐美國家實驗室，國內(nèi)尚無該方面的研究報道。 超聲波法超聲波法是利用聲雙折射現(xiàn)象的。一般一個在媒質(zhì)1中的超聲縱波以一定傾斜角度入射，通過兩媒質(zhì)的介面向媒質(zhì)2內(nèi)傳遞時，它將分解成兩個縱波和兩個橫波。但當入射波是沿垂直于各向同性介質(zhì)表面?zhèn)鞑r，可以證明它將形成兩個純粹與入射波同類型的波。這個規(guī)律為利用超聲波測定殘余應(yīng)力提供了理論根據(jù)和實驗基礎(chǔ)。一個各向同性固態(tài)介質(zhì)，在應(yīng)力的作用下是具有聲彈性的(和磁性相似)。即在有應(yīng)力的情況下，由于應(yīng)力的方向和大小的不同，從而使在固態(tài)介質(zhì)中的超聲波傳遞速度發(fā)生了變化，也就是由于應(yīng)力的存在引起了各向異性。當應(yīng)力為平面應(yīng)力狀態(tài)且超聲波又以垂直于應(yīng)力平面方向傳播時。超聲波僅只分解成兩個方向的超聲波(反射波和折射波)。超聲波法正是采取某種手段測定應(yīng)力引起的聲雙折射、聲傳播速度變化及超聲頻譜變化，測量出這些變化以后便可計算出作用在物體上的外力或殘余應(yīng)力。超聲波測定殘余應(yīng)力有很多優(yōu)點：①能無損測定實際構(gòu)件的表面應(yīng)力和內(nèi)部應(yīng)力；②可以不接觸實際構(gòu)件進行應(yīng)力測量，不會損傷構(gòu)件表面，使用安全、無公害；③超聲測量儀器方便攜帶到室外或現(xiàn)場使用，特定條件下可一機多用。但是目前超聲波法仍處于試驗研究階段，還存在許多問題：①測定的結(jié)果要受到材料性能、工件形狀和組織結(jié)構(gòu)的干擾較大；②同時測量應(yīng)力急劇變化、形狀復雜和受三向應(yīng)力的實際構(gòu)件時還存在許多問題；③聲波波長太長，利用干涉法目前還難實現(xiàn)，測量的靈敏度較低為了測定介質(zhì)中的聲速變化，必須用高靈敏度的設(shè)備和儀器來測定，測定過程比較煩瑣。 磁測法當鐵磁材料中有殘余應(yīng)力存在時，其磁性會發(fā)生變化，人們就利用磁性的這種變化來評定鐵磁材料中的殘余應(yīng)力。目前應(yīng)用的磁性方法有兩種：磁噪聲法和磁應(yīng)變法。鐵磁性材料內(nèi)部存在大小不同的磁疇，每個磁疇的磁化矢量是不相同的，應(yīng)力和外加磁場可改變磁疇的大小，從而使物體的尺寸與磁力性能發(fā)生變化，這即為磁致伸縮效應(yīng)。磁疇大小的變化伴隨疇界移動，而材料中的晶界及雜質(zhì)等則對疇界起釘扎作用。當施加一磁場或應(yīng)力于材料時，磁疇有變化的趨勢，但由于釘扎源的存在，作用區(qū)中磁疇的大小僅在外因達到某一數(shù)值時才會變化，疇界不連續(xù)的移動會產(chǎn)生電磁脈沖，叫巴克豪森信號，通過這些信號的處理我們可以得到應(yīng)力分布情況。磁噪聲法是鐵磁材料在外加交變磁場的作用下，磁疇壁會發(fā)生不連續(xù)的跳躍式急劇變化，從而釋放出彈性應(yīng)力——應(yīng)變波，此現(xiàn)象稱為磁噪聲，又稱為巴克豪森磁噪聲(BN)。研究表明，BN信號的大小與材料中的應(yīng)力和顯微組織及缺陷的變化有關(guān)，故有人用測量BN在探測線圈內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生的脈沖電壓信號的大小來檢測材料的應(yīng)力、顯微組織和缺陷。顯然在測得BN信息大小時，還必須把各種因素的影響區(qū)別開來，從而得到應(yīng)力的分布情況。在我國，測殘余應(yīng)力的磁性法用得較多的是磁應(yīng)變法。其原理是，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)(導磁率和磁感應(yīng)強度等)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。磁力法與上述方法相比，具有測量速度高，探測深度大(可達數(shù)毫米)，無輻射危險等優(yōu)點，此外一般磁力儀攜帶方便，因而可對使用中的構(gòu)件進行實時實地且安全的測量。但磁力法只能用于鐵磁性材料，且對材料結(jié)構(gòu)等因素也敏感，這些因素均多多少少限制了磁力法在工業(yè)上的應(yīng)用。
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