第十三章 节 宏观内应力的测定 （北京科技大学）材料分析方法课件.pptxVIP

第十三章 宏观内应力的测定目的：宏观内应力检测X射线衍射?主要内容1 宏观内应力的概念及分类2 X-射线宏观内应力测量的基本原理 1)单轴应力状态 2)平面应力状态3 实际测量方法4 X-射线宏观应力测定中的一些问题在物体宏观体积内存在并平衡的内应力第1类内应力(?I)基本概念: 宏观内应力是指当产生应力的因素去除后,在物体内相当大范围内均匀分布的残余内应力，是一种弹性应力。分类：(按其平衡的范围)宏观残余应力的产生 a) 焊接前 b)焊接后在数个晶粒范围内存在并平衡的内应力。其衍射效应使衍射线形变化第2类内应力(?II)在若干原子范围内存在并平衡的内应力。如空位、间隙原子、位错等。此类应力的存在使衍射强度降低第3类内应力(?III)1） 单轴应力状态假如，右图试样截面积为A，在轴向施加拉力F，其长度将由受力前的L0变为Lf,所产生的应变εZ为：根据虎克定律，其弹性应力σz为：拉伸过程中，试样直径由拉伸前的D0变为拉伸后的Df, 径向应变εX和εY为：2) 平面应力状态目的：结合实际应用，测定沿试样表面某一方向的宏观内应力σφ基本思路：利用弹性力学理论求出σφ将σφ与晶面间距或衍射角的相对变化相联系得出宏观应力测定的基本公式根据弹性力学理论，主应力和主应变之间的关系通过广义虎克定律描述：在主应力坐标系中，任一方向的正应力（或正应变）与主应力（或主应变）之间的关系为：其中，α1、α2、α3为σψ在主应力（或主应变）空间的方向余弦。由右图可知，σφ即为σψ在XY平面的投影由于X射线对试样的穿透能力有限，只能测量试样的表层应力。可将试样的表层应力分布近似为二维应力状态，即σ3=0（ε3≠0），于是可得平面应力状态下，σφ和εψ之间满足如下关系：d根据布拉格方程，引入面间距相对变化表征的应变εψ：θ0为无应力状态下的布拉格角，θψ为各ψ角下的布拉格角。代入上式，可得：直线的斜率应力常数实际应用中，只要测定上式的M值，即可求得构件表面的宏观残余应力。3 实际测量方法4 X-射线宏观应力测定中的一些问题1）衍射峰位的确定 宏观内应力测定的衍射参数是衍射峰的位移。存在内应力样品的衍射峰一般比较漫散，不易测准其峰位。因此，精确测定峰位十分重要。2）弹性常数的引用 理论上讲，每个晶粒是各向异性的，采用各向同性的弹性常数E和υ会引入误差。3）表层应力状态的影响 沿表层的应力分布是人们感兴趣的问题，一般采用逐步剥层测定的方法，但应考虑应力释放带来的误差。小 结利用X射线测定构件的表面残余应力，主要是通过测量构件表面的残余应变，联立布拉格定律及广义虎克定律，通过计算求得。