钻盲孔法测量残余应力指导书

钻盲孔法测量残余应力残余应力测试是工程实际中经常遇到的问题，残余应力分析在建筑、机械、航空航天等领域都有广泛的应用。了解结构中材料所承受的残余应力水平对于分析结构的承载能力和寿命是非常重要的。由于残余应力分析的复杂性，测试残余应力的方法多种多样，切割法、有钻盲孔法，X射线衍射法等。本实验要求大家了解用于薄膜残余应力测试的实验方法。一、目的1、学会钻盲孔法测量结构残余应力的方法。2、掌握钻盲孔法测量残余应力的基本操作。3、学会残余应力的数据处理和误差分析。二、使用设备和仪器1、RSD1型钻孔装置。2、静态电阻应变仪。3、万用表4、测残余应力的BE350-3CD-K应变花5、其它贴片工具三、试样环氧涂料钢板。四、原理在有残余应力的焊接钢板上钻一小孔，因小孔附近的残余应力被释放，孔区附近的残余应力场发生变化。只要测出该局部区域的应变变化量，即可计算出板上钻孔处释放前的残余应力值σ1、σ2：（1）（2）式中：ε0°、ε45°、ε90°量分别为该处在0°、45°、90°方向上的释放应变；σ1、σ2：分别为最大，最小主应力；φ为最大主应力与ε0°电阻片参考轴的夹角；E为被测钢板的弹性模量；A、B为应变花的释放系数，BE350-3CD-K应变花在普通钢材上的释放系数，为：A=-0.0725±10%（2倍标准差）B=-0.15140±6%（2倍标准差）需要说明的是，释放系数A、B与应变花的几何尺寸、孔径、孔深及材料的弹性模量E及泊松比µ有关，应用时必须对每种被测材料进行标定，A、B系数不能通用。五、测试步骤盲孔法测残余应力的步骤如下：①、将BE350-3CD-K应变花按应变计粘贴通用方法准确粘贴在试样测量点上，并焊好测量导线。粘贴前试样表面应打磨，但在打磨时不能破坏原有残余应力场。②、连接静态电阻应变仪。以待测的应变花作为补偿片，将各应变计所接电桥调零。③、安装钻具。将带观察镜的钻具放在试样表面上，必要时开启照明灯，在观察镜里观察，初步对准应变花中心位置。然后在钻具支腿与试样接触处滴少许502胶水，胶水固化后拧紧钻具支腿上的锁帽，将钻具固定于试样表面。再松开锁紧压盖，调X-Y方向的四个调节螺钉3（必须先松后紧），使观察镜1的十字线中心在转动观察镜观察时始终与应变花中心保持重合。锁紧压盖2，静态电阻应变仪重新调零。④、钻孔，取下观察镜，将专用端面铣刀的钻杆擦干净，滴上润滑油（需用缝纫机油，不可使用一般机油），插入钻具的套筒内，用手轻轻转动，划去钻孔部位的应变花基底后，取出钻杆。此时，每个应变计的应变读数应当变化不大，再次调整静态电阻应变仪的零点。将配置φ1.0mm钻头的钻杆擦干净，滴上润滑油插入钻具套筒内，松开钻杆上的定位卡圈11，在钻杆卡圈与钻具套筒7间塞入厚度为2.0mm的钻孔深度控制垫块8，使钻头与工件接触后固定卡圈。除去2.0mm的垫块，连接好手电钻，调压器调至60~70V，即可开钻。保持合适的压力，钻至卡圈与夹具套筒间贴合，即预定孔深（2.0mm），拔出钻杆。再换上配置φ1.5mm麻花钻杆，按以上相同步骤进行钻孔，图1钻孔装置简图调压器电压应保持在60~70V，进刀量尽量小。至预定孔深后，拔出钻杆过3~5分钟，当静态电阻应变仪指示稳定时，测出应变示值ε0°、ε45°、ε90°，再减去附加应变即可得到钻孔加工所产生的应变输出。BE350-3CD-K应变花在常用软钢、中碳钢、低合金钢上引起的附加应变为-39.4µε，当使用其他应变花或特殊材料时需要事先进行标定。六、数据处理与分析全部实验数据与测量结果均应列表表示，按公式（1）和（2）计算残余应力的大小和方向，并对测量结果进行误差分析。七、思考与启发1、针对本次残余应力的待检试件，你能想出还有什么样的残余应力测试方法。2、影响盲孔法测试残余应力精度的因素有哪些？你有什么样的对策降低残余应力测试误差？3、目前测残余应力测试的进展如何？