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關(guān)于構(gòu)件的殘余應(yīng)力檢測(cè)（盲孔法檢測(cè)）
（1）應(yīng)力概念
通常講，一個(gè)物體，在沒有外力和外力矩作用、溫度達(dá)到平衡、相變已經(jīng)終止的條件下，其內(nèi)部仍然存在并自身保持平衡的應(yīng)力叫做內(nèi)應(yīng)力。
按照德國(guó)學(xué)者馬赫勞赫提出的分類方法，內(nèi)應(yīng)力分為三類：
第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力是存在于材料的較大區(qū)域（很多晶粒）內(nèi)，并在整個(gè)物體各個(gè)截面保持平衡的內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)一個(gè)物體的第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力平衡和內(nèi)力矩平衡被破壞時(shí)，物體會(huì)產(chǎn)生宏觀的尺寸變化。
第Ⅱ類內(nèi)應(yīng)力是存在于較小范圍（一個(gè)晶?；蚓Я?nèi)部的區(qū)域）的內(nèi)應(yīng)力。
第Ⅲ類內(nèi)應(yīng)力是存在于極小范圍（幾個(gè)原子間距）的內(nèi)應(yīng)力。
在工程上通常所說的殘余應(yīng)力就是第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力。到目前為止，第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量技術(shù)zui為完善，它們對(duì)材料性能和構(gòu)件質(zhì)量的影響也研究得zui為透徹。
除了這樣的分類方法以外，工程界也習(xí)慣于按產(chǎn)生殘余應(yīng)力的工藝過程來(lái)歸類和命名，例如鑄造應(yīng)力、焊接應(yīng)力、熱處理應(yīng)力、磨削應(yīng)力、噴丸應(yīng)力等等，而且一般指的都是第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力。
（2）應(yīng)力作用
機(jī)械零部件和大型機(jī)械構(gòu)件中的殘余應(yīng)力對(duì)其疲勞強(qiáng)度、抗應(yīng)力腐蝕能力、尺寸穩(wěn)定性和使用壽命有著十分重要的影響。適當(dāng)?shù)?、分布合理的殘余壓?yīng)力可能成為提高疲勞強(qiáng)度、提高抗應(yīng)力腐蝕能力，從而延長(zhǎng)零件和構(gòu)件使用壽命的因素；而不適當(dāng)?shù)臍堄鄳?yīng)力則會(huì)降低疲勞強(qiáng)度，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，失去尺寸精度，甚至導(dǎo)致變形、開裂等早期失效事故。
（3）應(yīng)力的產(chǎn)生
在機(jī)械制造中，各種工藝過程往往都會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。但是，如果從本質(zhì)上講，產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因可以歸結(jié)為：
1.不均勻的塑性變形；
2.不均勻的溫度變化；
3.不均勻的相變
（4）應(yīng)力的調(diào)整
針對(duì)工件的具體服役條件，采取一定的工藝措施，消除或降低對(duì)其使用性能不利的殘余拉應(yīng)力，有時(shí)還可以引入有益的殘余壓應(yīng)力分布，這就是殘余應(yīng)力的調(diào)整問題。
通常調(diào)整殘余應(yīng)力的方法有：
①自然時(shí)效
把構(gòu)件置于室外，經(jīng)氣候、溫度的反復(fù)變化，在反復(fù)溫度應(yīng)力作用下，使殘余應(yīng)力松弛、尺寸精度獲得穩(wěn)定。一般認(rèn)為，經(jīng)過一年自然時(shí)效的工件，殘余應(yīng)力僅下降2%～10%，但工件的松弛剛度得到了較大地提高，因而工件的尺寸穩(wěn)定性很好。但由于時(shí)效時(shí)間過長(zhǎng)，一般不采用。
②熱時(shí)效
熱時(shí)效是傳統(tǒng)的時(shí)效方法，利用熱處理中的退火技術(shù)，將工件加熱到500～650℃進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的保溫后再緩慢冷卻至室溫。在熱作用下通過原子擴(kuò)散及塑性變形使內(nèi)應(yīng)力消除。從理論上講采用熱時(shí)效，只要退火溫度和時(shí)間適宜，應(yīng)力可以*消除。但在實(shí)際生產(chǎn)中通?？梢韵龤堄鄳?yīng)力的70～80%，但是它有工件材料表面氧化、硬度及機(jī)械性能下降等缺陷。
③振動(dòng)時(shí)效
振動(dòng)時(shí)效是使工件在激振器所施加的周期性外力作用下產(chǎn)生共振，松弛殘余應(yīng)力，獲得尺寸精度穩(wěn)定性。也就是在機(jī)械的作用下，使構(gòu)件產(chǎn)生局部的塑性變形，從而使殘余應(yīng)力得到釋放，以達(dá)到降低和調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。其特點(diǎn)是處理時(shí)間短、適用范圍廣、能源消耗少、設(shè)備投資小，操作簡(jiǎn)便，因此振動(dòng)時(shí)效在70年代從發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)后在國(guó)內(nèi)被大力推廣。
④靜態(tài)過載法
靜態(tài)過載法是以靜力或靜力矩的形式，暫時(shí)加載于構(gòu)件上，并在這種載荷下保持一段時(shí)間，從而使零件尺寸精度獲得穩(wěn)定的時(shí)效方法。用于焊接件時(shí)需要將載荷加大到使原來(lái)應(yīng)力與附加應(yīng)力之和接近于材料的屈服極限，才能消除殘余應(yīng)力。靜態(tài)過載法的精度穩(wěn)定性效果，取決于附加應(yīng)力的大小及應(yīng)力下保持時(shí)間。
特別指出，靜態(tài)過載法處理后構(gòu)件中仍然保持著相當(dāng)大的殘余應(yīng)力。
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ZS21B型應(yīng)力檢測(cè)儀主要采用盲孔法進(jìn)行各種材料和結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分析和研究，還可作為在靜力強(qiáng)度研究中測(cè)量結(jié)構(gòu)及材料任意點(diǎn)變形的應(yīng)力分析儀器。如果配用相應(yīng)的傳感器，也可以測(cè)量力、壓力、扭矩、位移和溫度等物理量。
主要技術(shù)性能與指標(biāo)：
1、 應(yīng)變測(cè)量范圍：0~±32767με。
2、 分辨率：1με/字 。
3、 適用應(yīng)變片阻止：120Ω±0.5 測(cè)量過程中數(shù)碼管直接顯示因應(yīng)力釋放引起的三個(gè)方向應(yīng)變值ε1、ε2、ε3和計(jì)算后的殘余應(yīng)力值δ1、δ2及主應(yīng)力方向角度值θ并可以在線打印即時(shí)和zui終測(cè)量結(jié)果。
4、 基本誤差限：≤±（測(cè)量值0.1%+2）。
5、 穩(wěn)定性：檢測(cè)儀在預(yù)熱30分鐘后 a）零點(diǎn)漂移≤±5με（2小時(shí)內(nèi)） b）讀數(shù)值變化：≤±（測(cè)量值0.1%+3）/h
c）溫度變化：溫度對(duì)零點(diǎn)漂移的變化≤±1με 溫度對(duì)讀數(shù)值的變化≤±0.02%F.S/℃ 。
6、 顯示方式為八位數(shù)碼管：FDDDDD.DD（其中5位整數(shù)位，2位小數(shù)位，F(xiàn)為符號(hào)位）。
7、 可以根據(jù)被測(cè)工件的材料隨意設(shè)置相應(yīng)的釋放系數(shù)A、B值。
8、 本儀器配有一個(gè)RS485接口，配備相應(yīng)的軟件可以將該儀器采集的數(shù)據(jù)在PC機(jī)內(nèi)進(jìn)行分析處理。
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胡美玲
