1。2。2 盲孔分析

钻孔方法的理论背景是在前述处理基础上开发的小孔完全穿过一个薄而宽的平板受到均匀的平面应力。这样的配置还远从典型的实际测试对象,然而,由于普通机器零件和结构构件需要残留应力分析可以是任何尺寸或形状,并且很少薄或平。因此,使用浅的“盲”孔大多数应用的钻孔方法。在平面应力场中引入盲孔产生非常复杂的局部应力状态,对其没有精确解决方案仍然可以从弹性理论。 Fortu-最近,然而,它已经由Rendler和Vigness5认为这种情况与通孔紧密平行条件在应力分布的一般性质。因此,由于仍然钻穿盲孔而释放的应变沿着与孔同心的圆正弦地变化,1-9描述的方式。接下来是那个这些方程,以及数据减少关系在1-7中,同样适用于盲孔执行方法时适当盲孔使用系数 和 。由于这些系数不能从理论考虑直接计算,它们必须通过经验手段获得;也就是说实验校准或通过数值程序如有限元分析。几个不同的研究者已经出版盲孔残余应力分析的有限元研究。Schajer最近开发的系数是结合在ASTM标准E 837中,并且示出了图8中的均匀应力的情况。计算机程序H-DRILL使用这些系数。与通孔程序相比,盲孔分析涉及一个附加的自变量;即无量纲孔深度Z / D。因此,在广义函数形式中,系数可以表示为:论文网

 

对于任何给定的初始状态的残余应力,和一个固定的孔径,压力变化量通常增加(在降低率)。 因此,为了使应变信号最大化,孔是正常的钻至至少对应于Z / D = 0。4(ASTME 837规定了对于最大孔深度的Z / D = 0。4)。

图1。2 。缓解应变与孔深度与计量圆比率的关系直径(在Z / D = 0。4时标准化为100%的压力)。示出了缓解应变随深度的一般变化

在图1。2中,其中压力已经归一化,在此在Z / D = 0。4时达到100%。数据包括实验两个不同的研究者的结果表明方式,其中缓解应变函数受到影响孔径与计量圆直径的比值(Do / D)。都案例涉及均匀单轴(平面)应力其与最大孔深度相比较厚。的在图中绘制的曲线被认为是代表性的的残余应力预期的响应均匀贯穿孔深度。Rendler和Vigness的重要贡献工作是演示,对于任何给定的材料集性质,E和v,系数 和 简单几何函数,因此所有几何的常数类似病例。这意味着一旦系数具有对于特定的玫瑰花结构,玫瑰花的大小可以向上或向下缩放和相同当孔径和深度时,系数仍然适用(当然,假设相同的材料)。尝试中采用了几种不同的方法以消除材料依赖性从 和 ,离开只有几何依赖。其中一个,由Schajer。 Schajer介绍两个新系数,这里表示为a和b,并且被定义如下:

通过与等式1-6相比较,可以看出对于通孔,至少a是材料独立的,并且b仅仅弱地依赖于泊松比。 Schajer从有限元计算中确定盲孔,a和b的变化范围小于2%泊松比从0。25到0。35。

1。2。3 切条法

很多情况下可以假设残余应力主要是单轴作用的,在要测量的残余应力的方向,把构件切成大量的窄条,并由释放的应变求得应力,σx = - Eεx 。可用锯条进行切条,释放应变由可拆御的应变计或粘贴的电阻应变计测量。双轴残余应力的确定是不可缺少的技术,在切条法中,给出相互垂直的x和y方向要测量的正应力 σx 和σy ,假定在板厚方向应力不变,测量基线或应变计通常设置在板两侧,然后把板切成若干方块,残余应力σx和σy可由释放的应变εx和εy求得:在确定整个平面应力状态时至少需要3个测量方向,可采用由3个应变片组成的应变花,其原理与钻孔法相似。

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