Căng thẳng còn lại là gì? Phân tích ứng suất dư nào là tốt?

Căng thẳng còn lại là gì?
Không phụ thuộc vào tải trọng bên ngoài, có các ứng suất bên trong trong cấu trúc và vật liệu. Những ứng suất này được gọi là ứng suất dư. Ứng suất dư gây ra biến dạng tương ứng với sự thay đổi của khoảng cách mạng. Ứng suất dư tự phát đạt đến trạng thái cân bằng, vì ứng suất dư kéo được gọi là ứng suất dư nén có hại được coi là có lợi.
Cắt căng thẳng
Tại sao đo ứng suất dư lại quan trọng?
Gia công, hàn, bắn peening, xử lý nhiệt, mài và các quy trình sản xuất khác sẽ tạo ra ứng suất dư. Đo ứng suất dư là một phương pháp cơ bản để xác định xem các thành phần có thể chịu được tải trọng nghiêm trọng và điều kiện căng thẳng trong cuộc sống phục vụ hay không. Họ cũng có thể được cố ý giới thiệu một cách thích hợp.
Phương pháp đo ứng suất dư
Có nhiều cách để đo ứng suất dư. Các phương pháp này thường được chia thành các phương pháp dựa trên không phá hủy, bán phá hủy và phá hủy hoặc nhiễu xạ, phương pháp dựa trên thư giãn căng thẳng và các phương pháp khác. Tất cả các phương pháp đo ứng suất dư là gián tiếp. Ứng suất dư được tính toán hoặc xuất phát từ các phép đo như biến dạng đàn hồi hoặc chuyển vị.
Phương pháp đo ứng suất dư dựa trên nhiễu xạ:
Trong phương pháp dựa trên nhiễu xạ, định luật Bragg được sử dụng để đo biến dạng đàn hồi và ứng suất được tính theo định luật Hooke, mô đun đàn hồi (E) và tỷ lệ Poisson (V).
Nhiễu xạ tia X
So với ánh sáng khả kiến, tia X có năng lượng cao và bước sóng ngắn, khiến nó rất phù hợp để phát hiện khoảng cách bề mặt tinh thể (= ứng suất dư) trong vật liệu tinh thể. Công nghệ nhiễu xạ tia X cung cấp dữ liệu đáng tin cậy và vô song để đánh giá kiểm soát chất lượng. Công nghệ này phù hợp với tất cả các vật liệu pha lê, bao gồm cả gốm sứ. Phương pháp nhiễu xạ tia X có thể đo ứng suất tuyệt đối mà không cần hiệu chuẩn các mẫu không ứng suất. Các kết quả đo ứng suất dư được biểu thị bằng MPa tuyệt đối.
Nhiễu xạ neutron
Nhiễu xạ neutron (nd) cung cấp các ứng suất căng dư hoàn toàn σ 11 (song song với bề mặt), σ 22 (song song với bề mặt) và σ 33 (vuông góc với bề mặt) để phân tích các thành phần dày. Giống như XRD, nd sử dụng định luật Bragg để đo biến dạng đàn hồi và tính toán ứng suất theo định luật Hooke, mô đun đàn hồi (E) và tỷ lệ Poisson (V). Do máy đo nhiễu xạ cố định đắt tiền để tạo neutron, nhiễu xạ neutron để đo ứng suất dư chưa được phổ biến rộng rãi và dễ dàng.
Nhiễu xạ synchrotron
Nhiễu xạ synchrotron là mức nhiễu xạ tia X cao hơn. Đối với các thành phần có hình học phức tạp, nhiễu xạ synchrotron có thể được sử dụng, nhưng kích thước của các thành phần thường bị giới hạn. Chỉ có nhiều cơ sở synchrotron trên khắp thế giới, làm cho phương pháp này không mang tính di động và hiệu quả về chi phí.
Đo ứng suất dư bằng cách khoan
Khoan là một kỹ thuật thư giãn căng thẳng phổ biến để đo ứng suất dư. Bằng cách khoan một lỗ mù nhỏ trong khu vực mục tiêu để loại bỏ vật liệu ứng suất, vật liệu xung quanh lỗ tự phát tìm thấy sự cân bằng ứng suất mới. Điều này làm cho bề mặt gần lỗ để thay đổi.
Phương pháp đo biến dạng lỗ khoan
Sử dụng phương pháp đo vết, cài đặt máy đo biến dạng đặc biệt trên bề mặt cần đo. Ứng suất dư được đo trên máy đo căng thẳng thư giãn.
Phương pháp khoan ESPI
Sử dụng phương pháp ESPI, độ dịch chuyển gần bề mặt được đo bằng cách sử dụng giao thoa kế quang học. Sau đó, chuyển vị đo được sử dụng để tính toán ứng suất trong thể tích trước khi khoan.