浦东国际机场钢屋架上弦主梁的残余应力测定与分析

利用X射线应力测定技术对浦东国际机场钢屋架上弦主梁的残余应力进行现场测定。简要阐明了造成不同焊缝应力分布的原因及火工校弯成形工艺对构件残余应力分布的影响。     

残余应力测定的基本知识第二讲 X射线应力测定的基本原理

用X射线衍射技术来测定材料中的残余应力(或外载应力与残余应力的代数和)称为X射线应力测定.其特点是:①属于物理方法,不改变试件的原始应力状态;②理论严谨,方法成熟;③测定的是表面应力,故对材料的表层状态比较敏感,必须对测试点作恰当的表面处理;④根据特点③,可以借助于电解抛光等手段测定应力沿层深的分布.     

X射线应力测定基本知识第一讲残余应力的基本概念

1 什么是残余应力 要回答这个问题必须先从内应力说起.内应力是没有外力或外力矩作用而在物体内部存在并自身保持平衡的应力.内应力这个概念最早由德国铁路工程师Woehler(维勒)于1860年提出,他认为火车轴的断裂有内应力作用这个因素.此后,虽有不同学者探讨这个问题,但是直到1973年才由德国学者Macherauch(马赫劳赫)提出了一个得到广泛认同的内应力模型[1],见图1.     

残余应力测定的基本知识——第四讲 X射线应力测定方法(一)

1 确定测试方法的依据 当接到一项X射线应力测定任务时,该从哪些方面来准备和考虑,以便正确选择测试方法和工作方案呢?     

欧美最新X射线衍射残余应力测定标准介绍

对最新的欧盟X射线衍射残余应力测定标准EN15305-2008,从测试原理、材料特性、仪器的选择、限制条件及处理方法等方面进行了详细的介绍。指出在进行X射线残余应力测定时特别需要注意以下几个方面：EN153052008和美国X射线残余应力测定标准ASTME915—2010均明确要求采用不假定剪切应力为零的完整应力方程和椭圆拟合方法,否则会出现系统误差;用于拟合的sin^2φ值在正负妒方向上最少需要测试7个,建议测试9个以上;测定钛合金材料残余应力时建议使用铜靶X射线管,如使用其他靶材则需考虑X射线穿透深度不同带来的与标准方法的差异;应选择高能量分辨率、不易产生X射线辐射饱和的探测器;无应力铁粉残余应力测定的精度要求为正常±6．9MPa,最大±14MPa。     

残余应力测定的基本知识——第四讲X射线应力测定方法(二)

3 定峰方法及其他数据处理 如第四讲所述,X射线应力测定的关键是准确测定衍射角2θ .然而仪器直接测得的是衍射强度I沿接受角2θ的分布曲线,即所谓衍射峰.在计算机控制的步进扫描或使用位敏探测器的情况下,直接测得的是I-2θ坐标系中的一系列"点".     

残余应力测定的基本知识——第四讲 X射线应力测定方法(三)

5辐射、衍射晶面与应力常数 5.1辐射和滤波片 X射线管发射的X射线分为连续谱线和标识谱线(图19).X射线衍射分析使用标识谱线.当X射线管电压达到并超过靶材的激发电压VK时,来自阴极的高速电子具有了充分的动能,能够撞出靶原子内层(例如K层)电子而产生空穴,原子处于激发状态,外层(例如L和M层)电子向空穴跃迁,以使原子恢复常态;跃迁电子的能级之差以X光量子的形态辐射出来,便是标识谱线.     

磨削残余应力的产生与X射线衍射分析方法

采用X射线应力测定仪对某批磨削轴承钢件的残余应力进行了测定。结果表明:轴承钢(可推延至其他金属材料)在磨削加工中,由于塑性凸出效应、挤光作用、热应力和材料组织结构的变化等因素的影响,使其产生的残余应力有正有负,其绝对值或高或低,难以确定;甚至在强力磨削后,其表层会存在剧烈的应力梯度,使表层呈现为三维应力状态;对于该类磨削工件,需要通过一系列的测试和计算,才能得出其三维应力的各个分量。     

利用X射线测定小半径圆弧面切向残余应力的方法

在小半径圆弧面切向残余应力的X射线衍射测量中,对于每个名义Ψ0角,X射线照射区域各点的实际Ψ0角是连续变化的。为了便于分析,本文建议采用X射线吸收因子恒定的侧倾法进行测量。在此条件下,本文的推导结果表明,当入射线X射线束的中心与试件待测区域的中心重合时,能够测得的各名义Ψ0角的平均衍射角2θ与sin2Ψ0之间存在线性关系,并且可以利用测定平板试样残余应力同样的公式计算切向残余应力σφ。在实际测量中,上述两个中心不可能完全重合。为此,可以利用本文推荐的成对正、负Ψ0线性拟合和双侧取点抛物线拟合两种方法来选择名义Ψ0角,并进行数据处理。半径分别等于1.5、2.5和5.0mm的三根圆柱形喷丸试样的试验结果说明,上述两种方法都可以给出正确的切向残余应力测量结果。     

X射线应力测定中的交相关定峰法

在Ｘ射线应力测定过程中，定峰方法会显著影响应力测量结果的精确度。介绍了一种新的定峰法－交相关定峰法的原理，并将其度试验结果与用传统的半高宽定峰法定峰的试验结果作了比较。     

单晶材料X射线应力测定原理与方法

结合单晶X射线应力测定基本原理,通过必要的理论分析,对现有单晶应力测定方法进行必要的改进和优化。基于工程实际应用需要,精简了单晶应力测定步骤并拓宽其应用范围,即不需要事先精确已知200,只需改变空间方位角驴和驴,再通过多元线形回归分析方法即可计算出各应力分量。最后给出了单晶应力测定的典型实例,即对同一部位重复测定应力,证实测量误差不超过±20MPa,说明该方法具有较高的测量精度和可靠性。     

电阻焊直缝焊接套管残余应力分布的测定

采用X射线法结合环劈法对电阻焊直缝焊接套管的管体和焊缝的应力分布,以及焊接套管切割后应力的变化进行研究。结果表明：焊接套管残余应力在周向上分布不均,并且焊缝处残余应力很高,接近其屈服强度;焊接套管切割后管体外表面残余应力随着时效时间的增长由拉应力转为压应力,而内表面由压应力转为拉应力。     

自增强反应管残余应力的测试

介绍一种用Ｘ射线法测试自增强反应管残余应力的方法，并将试验结果与常用的镗削法加以比较，结果表明Ｘ射线法可以用于自增强管体的残余应力测试。     

高强度钢丝残余应力的研究进展

回顾了近年来以珠光体钢丝为代表的高强度钢丝残余应力的数值模拟及其相关试验研究进展,主要介绍常规X射线衍射、中子衍射及同步辐射X射线衍射技术在钢丝残余应力分析中的应用,对残余应力的来源、测量原理及其结果进行了讨论;简述了残余应力对钢丝性能,如拉伸、应力松驰和环境促进断裂性能等指标的影响,同时对通过改变残余应力分布实现钢丝性能优化的主要工艺进行了介绍.     

铸造TC4钛合金电子束焊残余应力测试

对铸造TC4钛合金进行电子束焊接,使用X射线衍射法对焊后母材、热影响区以及焊缝的表面残余应力分布状况进行测试和分析。结果表明：垂直于焊缝方向的测试点上,焊缝及热影响区在横、纵两个方向上主要存在拉应力;剪切应力数值均在±50MPa范围内,可以认为对焊缝性能没有影响。沿焊缝长度方向的测试点上,无论横向应力还是纵向应力,焊缝起始端的应力值要低于焊缝终止端的应力值。纵向残余应力表现为拉应力,横向残余应力由压应力逐渐向拉应力方向转变。     

碳纤维复合材料界面残余应力的X射线衍射分析

根据碳纤维的晶体学特点,提出了利用X射线衍射技术分析碳纤维/树脂基复合材料界面残余应力的新方法。通过在环氧树脂基体中引入膨胀单体,改变界面残余应力,对本文提出的方法进行了验证     

使用θ-θ/Ψ测角仪测定钢中残余奥氏体的原理与方法

介绍了X射线衍射法测定钢中残余奥氏体含量的原理。给出了使用θ-θ/Ψ测角仪测定钢中残余奥氏体的方法,并通过实例阐述了测试技术要点和注意事项。