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钻孔应变法测量残余应力的标准测试方法 SL 499-2010

范围

标准适用于平面应力梯度较小的残余应力测定,可测定工件近表面的平面残余应力,即钻孔边界范围内的局部残余应力大小。适用于线弹性材料,一般当残余应力不超过材料屈服限的 60% 时,该方法适用。钻孔应变法属于 “半无损” 测试方法,适用于工件可消耗或小浅孔不影响其继续使用的工况。

规范性引用文件

标准引用了 GB 3395-92《残余应力测试方法 钻孔应变释放法》和 ASTM E251《粘贴式电阻应变计性能特性试验》,凡是注日期的引用文件,仅注日期版本适用,未注日期的则采用其最新版本。

符号

标准对各向同性应力标定常数(aˉ)、剪应力标定常数(b)、杨氏模量(E)、均布等双向应力(P)、xy向均布剪应力(T)、最大主应力(σmax)等多种符号进行了定义,以便在标准中统一表述和计算。

测试方法概要

在远离工件边沿处选取平整表面进行钻孔,假定x向和y向残余应力值相等。均布应力可使用薄工件或厚工件测试,非均布应力则只能用厚工件测试。通过粘贴应变花,钻孔后测量应变释放,进而计算残余应力。

意义和用途

该方法能为水利等相关行业中特种设备的制造、安装及维护提供残余应力数据,有助于评估工件性能,预防因残余应力导致的变形、开裂等问题,保障设备安全可靠运行。

工件准备

需对工件测试表面进行处理,使其平整光滑,以保证应变花粘贴效果和测试精度。

应变计与仪器

对应变花的几何形状、类型及安装使用有明确要求,常用标准应变花有特定规格和性能指标。测量仪器需满足一定的精度和稳定性要求,确保能准确测量应变数据。

钻孔步骤

包括预备工作,如安装应变花、连接测量仪器等。根据工件是薄工件均布应力、厚工件均布应力还是厚工件非均布应力,分别规定了相应的钻孔程序,对钻孔设备、钻孔直径、深度及钻孔速度等都有具体要求。

残余应力计算

标准详细给出了均布应力和非均布应力的计算方法,根据测量得到的应变值,结合应力标定常数等参数,通过相应公式计算出残余应力值。同时,还提供了钻孔偏心的修正和孔边塑性变形的修正方法,以提高计算精度。

报告

要求试验报告应包含测试描述、均布应力(薄工件、厚工件)和非均布应力(厚工件)的测试结果等内容,为后续分析和评估提供完整资料。

精度和偏差

对试验技术导致的精度影响进行了说明,分别阐述了均布应力测量和非均布应力测量的偏差情况,有助于使用者了解测试结果的可靠性。

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