第三章材料成形及控制工程常用检测技术 第一节委件应变和应力状态的检测 测定应力状态蒂采用电阻应变法。该方法是先 用应变片测出应变,然后用虎克定律求出其应力 。此方法仅适用于弹性平面问题,即测定委件表 面的弹性应力和应变
1 第三章 材料成形及控制工程常用检测技术 第一节 零件应变和应力状态的检测 测定应力状态常采用电阻应变法。该方法是先 用应变片测出应变，然后用虎克定律求出其应力 。此方法仅适用于弹性平面问题，即测定零件表 面的弹性应力和应变
应变检测和应力计算 1、线应力状态 对于单向应力状态,只要将应变片沿应力方向粘贴, 测出应变值E,即可求出应力 E￡ 式中,E一被测季件材料的弹性模量
2 一、应变检测和应力计算 1、线应力状态 对于单向应力状态，只要将应变片沿应力方向粘贴， 测出应变值，即可求出应力 =E 式中，E—被测零件材料的弹性模量
2、主应力方向已知的平面应力状态 将应变片沿主应力σ1和02方向各贴一片(图3-1, P42),分别测出其应变值1和B2,然后用广义虎克定 律求出主应力σ1和02以及最大切应力vmaX (E1+E2) 2(E2+E1) zmx=2(1+12) (E1-E2) 式中,μ一被测委件材料的泊松比
3 2、主应力方向已知的平面应力状态 将应变片沿主应力1和2方向各贴一片（图3-1， P42），分别测出其应变值1和2，然后用广义虎克定 律求出主应力1和2以及最大切应力max 式中， —被测零件材料的泊松比。 1 1 2 2 2 2 1 2 max 1 2 2 ( ) 1 ( ) 1 ( ) 2(1 ) E E E = + − = + − = − +
3,主应力方向未知的平面应力状态 将为计算方便,一般采用方向夹角一定的应变花: 直角型应变花(图3-2,P43) 角型应变花(图3-3, P43),分别测出其应变值ε1、62、83。则主应力max omn与主方向夹角巾和最大切应力τmax 式中的糸数A、B、C 见表3-1(P43) E max B+c mIn A+ E E √B2+ max 1+l actg B
4 3、主应力方向未知的平面应力状态 将为计算方便，一般采用方向夹角一定的应变花： 直角型应变花（图3-2，P43） ，三角型应变花（图3-3， P43） ，分别测出其应变值1、2、 3。则主应力max、 min与主方向夹角p和最大切应力max 式中的系数A、B 、 C 见表3-1（P43） max 2 2 min 2 2 max 1 1 1 1 2 p E E A B C E B C C arctg B = + − + = + + =
4、测点选择、布片和选片原贴 (1)测点的选择 应考虑如下几个问题 1)最大应力点一般都产生在危险截面或应力集中的地方。 2)如果最大应力点难以确定,或者需要了解构件应力分布 的全貌,一般都在所研究的线段上比较均勻地布置5~7个测点 3)对于构件上开有孔、凹槽或截面急剧变化等一些产生应 力集中的区堿,测点应适当的加多,以了解其应力变化情况 4)为了减少测点数目,可以利用结构与载荷的对称性和结 枸边界的特殊性况。 5)动态测试应在静态测试的基础上进行,测点数目要比静 态的少。动态测点一定要选在能反映构件动态性质的关键部位
5 4、测点选择、布片和选片原则 （1）测点的选择 应考虑如下几个问题： 1）最大应力点一般都产生在危险截面或应力集中的地方。 2）如果最大应力点难以确定，或者需要了解构件应力分布 的全貌，一般都在所研究的线段上比较均匀地布置5~7个测点。 3）对于构件上开有孔、凹槽或截面急剧变化等一些产生应 力集中的区域，测点应适当的加多，以了解其应力变化情况。 4）为了减少测点数目，可以利用结构与载荷的对称性和结 构边界的特殊性况。 5）动态测试应在静态测试的基础上进行，测点数目要比静 态的少。动态测点一定要选在能反映构件动态性质的关键部位
残余应力检测 对残余应力的理论计算是一个非常困难的河题。因 此工程上主要依靠残余应力的测定来求得残余应力的数 据 目前,测定残余应力的方法归纳起来可分为全破坏 局部破坏和非破坏三大类。用于金属结构和委件非破坏 的电测方法主要有盲孔应力释放法和磁弹性法
6 二、残余应力检测 对残余应力的理论计算是一个非常困难的问题。因 此工程上主要依靠残余应力的测定来求得残余应力的数 据。 目前，测定残余应力的方法归纳起来可分为全破坏、 局部破坏和非破坏三大类。用于金属结构和零件非破坏 的电测方法主要有盲孔应力释放法和磁弹性法
1、盲孔应力释放法 原理:在均勻连续受力的板上钻一通孔。利用图3 4(P45)布置的电阻应变片求出应力σ1和2(P45), 然后再通过标定试验获得σ1和2公式中的A、B糸数对 通孔的理论解进行修正。 其优点如下 1)只需在工件的表面上钻一个小而戊的盲孔,实 测后,可将盲孔磨掉,保证结构完好。 2)检测的工作量少,速度快 3)用小标距电阻应变片测得的残余应力接近于 点应力,误差比较小
7 1、盲孔应力释放法 原理：在均匀连续受力的板上钻一通孔。利用图3- 4（P45）布置的电阻应变片求出应力1和2 （P45）， 然后再通过标定试验获得1和2 公式中的A、B系数对 通孔的理论解进行修正。 其优点如下： 1）只需在工件的表面上钻一个小而浅的盲孔，实 测后，可将盲孔磨掉，保证结构完好。 2）检测的工作量少，速度快。 3）采用小标距电阻应变片测得的残余应力接近于 点应力，误差比较小
2、磁弹性法 原理:利用铁孫物质在磁场中磁化后的磁致仲縮效 应来检测残余应力,即通过测得某一小范围内各个方向 磁导率的变化,来反映出这一区域的应力状态。 其优点如下 1)只需在工件的表面上钻一个小而戊的盲孔,实 测后,可将盲孔磨掉,保证结构完好。 2)检测的工作量少,速度快 3)用小标距电阻应变片测得的残余应力接近于 点应力,误差比较小
8 2、磁弹性法 原理：利用铁磁物质在磁场中磁化后的磁致伸缩效 应来检测残余应力,即通过测得某一小范围内各个方向 磁导率的变化，来反映出这一区域的应力状态。 其优点如下： 1）只需在工件的表面上钻一个小而浅的盲孔，实 测后，可将盲孔磨掉，保证结构完好。 2）检测的工作量少，速度快。 3）采用小标距电阻应变片测得的残余应力接近于 点应力，误差比较小
第二节材料表面性能电测技术 表面粗糙度测量 1、触针式表面轮廓仪 传统的触针式表面轮廓仪一般是二维表面粗糙度检 测装置(图a);图b)为计算机控制的数字表面轮廓仪。 驱动装置放大倍率选择截断长度选择 滤波器 R读数计 触针 传感器放大器 笔式记录仪 a)传统的表面轮廓仪
9 第二节 材料表面性能电测技术 一、表面粗糙度测量 1、触针式表面轮廓仪 传统的触针式表面轮廓仪一般是二维表面粗糙度检 测装置(图a) ); 图b) 为计算机控制的数字表面轮廓仪。 传感器 驱动装置 放大器 放大倍率选择 滤波器 截断长度选择 Ra读数计 笔式记录仪 触针 a) 传统的表面轮廓仪
打印机 计算机 驱动装置放大倍率选择截断长度选择 触针「传感器 放大器 滤波器 A/D转换器 b)计算机控制的表面轮廓仪
10 传感器 驱动装置 放大器 放大倍率选择 滤波器 截断长度选择 A/D转换器 触针 b) 计算机控制的表面轮廓仪 打印机 计算机