文档介绍：第三章材料成形及控制工程常用检测技术 第一节零件应变和应力状态的检测 测定应力状态常采用电阻应变法。该方法是先 用应变片测出应变,然后用虎克定律求出其应力 。此方法仅适用于弹性平面问题,即测定零件表面的弹性应力和应变。
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一、应变检测和应力计算 1、线应力状态 对于单向应力状态,只要将应变片沿应力方向粘贴, 测出应变值,即可求出应力 =E 式中,E—被测零件材料的弹性模量。
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2、主应力方向已知的平面应力状态 将应变片沿主应力1和2方向各贴一片(图3-1,P42),分别测出其应变值1和2,然后用广义虎克定律求出主应力1和2以及最大切应力max
式中, —被测零件材料的泊松比。
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3、主应力方向未知的平面应力状态 将为计算方便,一般采用方向夹角一定的应变花:直角型应变花(图3-2,P43) ,三角型应变花(图3-3,P43) ,分别测出其应变值1、2、3。则主应力max、min与主方向夹角p和最大切应力max 式中的系数A、B 、 C
见表3-1(P43)
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4、测点选择、布片和选片原则 (1)测点的选择
应考虑如下几个问题:
1)最大应力点一般都产生在危险截面或应力集中的地方。
2)如果最大应力点难以确定,或者需要了解构件应力分布的全貌,一般都在所研究的线段上比较均匀地布置5~7个测点。
3)对于构件上开有孔、凹槽或截面急剧变化等一些产生应力集中的区域,测点应适当的加多,以了解其应力变化情况。
4)为了减少测点数目,可以利用结构与载荷的对称性和结构边界的特殊性况。
5)动态测试应在静态测试的基础上进行,测点数目要比静态的少。动态测点一定要选在能反映构件动态性质的关键部位。
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二、残余应力检测 对残余应力的理论计算是一个非常困难的问题。因此工程上主要依靠残余应力的测定来求得残余应力的数据。 目前,测定残余应力的方法归纳起来可分为全破坏、局部破坏和非破坏三大类。用于金属结构和零件非破坏的电测方法主要有盲孔应力释放法和磁弹性法。
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1、盲孔应力释放法 原理:在均匀连续受力的板上钻一通孔。利用图3-4(P45)布置的电阻应变片求出应力1和2 (P45),然后再通过标定试验获得1和2 公式中的A、B系数对通孔的理论解进行修正。
其优点如下:
1)只需在工件的表面上钻一个小而浅的盲孔,实测后,可将盲孔磨掉,保证结构完好。
2)检测的工作量少,速度快。
3)采用小标距电阻应变片测得的残余应力接近于点应力,误差比较小。
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2、磁弹性法 原理:利用铁磁物质在磁场中磁化后的磁致伸缩效应来检测残余应力,即通过测得某一小范围内各个方向磁导率的变化,来反映出这一区域的应力状态。
其优点如下:
1)只需在工件的表面上钻一个小而浅的盲孔,实测后,可将盲孔磨掉,保证结构完好。
2)检测的工作量少,速度快。
3)采用小标距电阻应变片测得的残余应力接近于点应力,误差比较小。
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第二节材料表面性能电测技术 一、表面粗糙度测量 1、触针式表面轮廓仪
传统的触针式表面轮廓仪一般是二维表面粗糙度检测装置(图a) ); 图b) 为计算机控制的数字表面轮廓仪。
传感器
驱动装置
放大器
放大倍率选择
滤波器
截断长度选择
Ra读数计
笔式记录仪
触针
a) 传统的表面轮廓仪
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传感器
驱动装置
放大器
放大倍率选择
滤波器
截断长度选择
A/D转换器
触针
b) 计算机控制的表面轮廓仪
计算机
打印机
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