我们难免会遇到结构比较特殊的地方,如尖角、圆孔、切槽、螺纹或其它形状发生急剧变化的几何截面处,在这些部位应力不再是均匀分布,而是产生集中的高应力,这是弹性力学的一个基本概念,也是真实存在的一种应力集中现象。但在有限元计算中这些部位的存在并施加载荷或位移边界条件后 通常会造成不收敛的现象,即使计算收敛了,但计算出的应力非常大,已远远超出真实的应力范围,那这时候就要考虑是不是产生应力奇异了。一个是真实存在的应力集中,一个是虚假的不存在的应力奇异,真假还需从其产生的原因进行认识。残余应力的研究需要综合使用材料科学、力学等多门学科知识。上海屈服应力检测公司
振动时效法振动时效是利用机械共振的方法消除或均化金属结构在铸造、锻压、焊接和切削等机械加工后所产生的残余应力。它通过向工件施加一定大小和频率激荡力的方式给工件传递能量,使工件发生微小或宏观塑性应变来匀化和消除残余应力。振动时效法不只可以大幅度地消除工件内部的残余应力,而且设备简便、节能环保、消除残余应力效率高。超声波时效法首先在前苏联诞生,并在发达国家得到推广,该方法起先主要应用于船舶、核潜艇、航空航天等对消除应力非常严格的领域。但是由于超声波法只能解决构件表层一定深度内的应力问题,所以相对应用环境较窄,且成本颇高。上海屈服应力测量方法残余应力测量技术需要不断改进和发展。
残余应力测试方法:盲孔法是一种半破坏型的机械应力释放法,在特用的盲孔法应变花上钻一盲孔,使被测点的应力得到释放,并由事先贴在孔周围的应变计测得释放的应变量,再根据弹性力学原理计算残余应力。钻孔的直径和深度都不大,一般不会影响被测构件的正常使用,并且这种方法具有较高的精度、技术成熟,是一种应用比较普遍的残余应力测试方法。振动时效调整残余应力的机理:为了降低和均化构件内的成型内应力,保持构件的尺寸精度,生产上采用的方法大致可分为以下两大类。第1类:使内应力大量消除,如热时效(将构件加热到520-550℃保温一段时间然后缓慢冷却至室温)一般可以消除残余应力的50-80%。第2类:提高构件的松弛刚度,而不大量消除内应力,如自然时效和加载处理等。振动时效的作用是以上两类时效方法综合的结果,它不只大量消除和均化成型内应力(降低成型内应力35-80%),而且还可以有效的提高构件的松弛刚度,提高构件的抗动载荷变形能力。
前国内消除焊接应力技术主要包括热处理法、冲击法( 振动时效、炸裂法、锤击、喷丸、豪克能超波冲击等) 以及机械拉伸法( 液压过载法、温差拉伸法等) , 以下介绍几种常用的压力容器消除焊接应力技术。消除应力热处理:它是将容器加热到550~ 650 , 较高不能超过材料的相变点或钢材自身的回火温度, 保温一段时间后缓慢冷却的过程。当钢材的温度升高时, 其屈服强度下降, 这样原有的弹性应变会成为塑性应变, 从而使应力松弛。消除应力热处理质量的好坏关键在于对加热温度, 保温时间以及温度的均匀性等工艺参数进行控制。热处理的温度越高, 保温时间越长, 应力消除的越彻底, 研究证明, 经过消除应力热处理后工件的应力一般能消除60% ~ 80% 以上。残余应力测量需要考虑材料不同部位的影响因素。
正应力与剪应力:同截面垂直的称为正应力或法向应力,同截面相切的称为剪应力或切应力。应力会随着外力的增加而增长,对于某一种材料,应力的增长是有限度的,超过这一限度,材料就要破坏。对某种材料来说,应力可能达到的这个限度称为该种材料的极限应力。极限应力值要通过材料的力学试验来测定。将测定的极限应力作适当降低,规定出材料能安全工作的应力较大值,这就是许用应力。材料要想安全使用,在使用时期内的应力应低于它的极限应力,否则材料就会在使用时发生破坏。有些材料在工作时,其所受的外力不随时间而变化,这时其内部的应力大小不变,称为静应力;还有一些材料,其所受的外力随时间呈周期性变化,这时内部的应力也随时间呈周期性变化,称为交变应力。材料在交变应力作用下发生的破坏称为疲劳破坏。通常材料承受的交变应力远小于其静载下的强度极限时,破坏就可能发生。另外材料会由于截面尺寸改变而引起应力的局部增大,这种现象称为应力集中。对于组织均匀的脆性材料,应力集中将较大降低构件的强度,这在构件的设计时应特别注意。残余应力的测量需要遵循一系列标准化的流程和方法。上海超声波应力检测费用
残余应力可能会导致材料的疲劳破坏。上海屈服应力检测公司
焊接应力,是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时,焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形;焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下,焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观。对受压焊件稳定性的影响:焊接杆件受压时,焊接残余应力与外载所引起的应力相叠加,可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳,杆件的整体稳定性将因此而降低。残余应力对稳定性的影响取决于杆件的几何形状和内应力分布。残余应力对非封闭截面(如工字形截面)杆件的影响比封闭截面(如箱形截面)的影响大。上海屈服应力检测公司
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