《现代材料分析测试方法》第7章 宏观应力测定.pptVIP

第七章 宏观应力测定 前言 残余应力是指产生应力的各种外部因素撤除之后材料内部依然存在，并自身保持平衡的应力。这些外部因素有很多，如相变、析出、温度变化、表面处理、材料加工、喷丸处理等等。它与内应力略有区别，内应力是指产生应力的各种外部因素去除之后或在约束条件下，材料内部或构件中存在的并自身保持平衡的应力。例如，铆接件、桥梁的衍架等结构件长期存在着约束，这些约束作用的结果造成了构件内部自身保持平衡的应力。 残余应力 第一类内应力,金属零件在热处理、表面处理、表面改性、塑性变形加工等各种冷热加工之后或在切削、研磨、装配、铸造、焊接等加工工艺之后，都将产生第一类内应力。对疲劳强度、静强度、抗蚀性、尺寸稳定性、相变、硬度、磁性、电阻、内耗等均有影响。 相邻晶粒由于滑移方向的不同而产生的约束，在这种约束下品格将发生弹性的弯曲、扭转或均匀压缩、晶格拉伸等，从而造成内应力。这种内应力作用范围在晶粒、亚晶粒内部，称之为微观内应力或叫做第二类内应力 第三类内应力称之为超微观内应力.是作用在位错线附近、析出相周围、晶界附近、复合材料界面等在若干个原子尺度范围内平衡着的应力，作用范围为纳米`微米，其原因是由于不同种类的原子移动、扩散和原子重新排列使晶格畸变所造成的。 测定宏观应力的原理 应力的测试是根据应变片电阻值的变化推算出变形量，再根据虎克定律计算出应力位的。用x射线进行应力测试也是通过测定应变量再推算应力的，不同的是这个应变是通过某一种晶面间距的变化来表征的。将布拉格方程微分可得到 只要知道试样表面上某个衍射方向上某个晶面的衍射线位移量q，即可算出晶面间距的变化量，再根据弹性力学定律计算出该方向上的应力数值。由于x射线穿透能力的限制，它所能记录的是表面10~30mm深度的信息，此时垂直于表面的应力分量近似为零，所以它所处理的是近似的二维应力. 平面应力测定原理 一般原理 (1)首先测与表面相平行的(hkl)晶面的应变e3 (2)测定与表面呈任意的q角上的(hkl)晶面的应变。 (3)由e3，ey计算出sy 整理 Sin2y法基本原理 对ey求sin2y的偏导数 2qy与 sin2y严格成直线关系 是常数K1 做直线,直线斜率大于0为拉应力,可以只做几个点,连成直线. 测试过程 1.使X射线先后从几个角度(y)对试样入射,分别测2q角. 2.做2qy-sin2y关系图, 3.按点子的关系求斜率 4.按公式,应力值等于斜率与常数K1的乘积. 注意,测试时,以四个实验点通过最小二乘法求得 0°-45o法 测定0及45°两个方向的应变. 公式可以简化 亦可在0及45°各测量两次,就是0°-45o四点法 定峰方法——准确测定峰的位置 (1)半高法。半高法是以峰高1／2处的峰宽的中点作为衍射峰的位置的。其定峰过程： (a)连接衍射峰两端的平均背底直线ab。 (b)过衍射峰最高点P作X轴的垂线，交直线ab于P点。 (c)过PP’线的中点O’作ab的平行线，与衍射峰轮廓相交于M、N两点。 (d)将MN的中点O作为衍射峰的位置。 (2)抛物线法。原理是将抛物线拟合到峰顶部，以抛物线的对称轴作为峰的位置 具体做法： 先扫描出峰顶部分，以近似顶点为中点，在其左右等角间距处各取一点，然后将计数管移到这三点计数，并进行角因数及吸收因数校正，若中点与左右两点的强度差分别为a\b,且左面一点的横坐标为x1则峰值h为 定峰方法——准确测定峰的位置