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基于钢结构残余应力检测的各类方法分析
发布日期:2022/11/12 16:29:10
残余应力是造成钢结构疲劳、断裂的重要因素,因此有效评价应力变形状态对于特种设备关键部件的早期失效预测十分有必要。对钢结构进行残余应力的检测方法根据其物理原理的不同可分为电学检测方法、磁学检测方法、涡流检测方法、射线检测方法和超声检测方法等几类。


1 电学检测

常用于钢结构残余应力检测的电学检测有电阻式应变检测法和振弦式应变检测法。


(1)电阻式应变检测法


工作原理:金属丝的电阻应变效应即金属丝电阻随机械变形而改变的物理现象,其在不同方向的外力作用下,所产生的变形量不同。


优点:结构简单、成本低、技术成熟、检测精度高、适用于动态应力监测;


缺点:应变片需要粘贴,不能长期使用,检测静态应变和残余应力时需要与钻孔法或压痕法配合,属于有损检测方法。


实际应用:电阻式应变检测的应用范围很广,如管道铺设过程应力监测、起重机应力监测,铁轨参与应力检测,海上采油平台桩管动应力监测等。


(2)振弦式应变检测法


工作原理:在结构受力之前,在所测结构上粘贴或用其他方式固定钢弦式表面应变计。在结构受力后,表面应变计内置钢弦的频率会发生变化,通过测量频率的变化,并由标定的应变-频率回归曲线,计算出所测结构物在作用力下的应变。


优点:高精度,高灵敏度、防水性能好、耐腐蚀、长期稳定性好、适合于动态应力监测。


缺点:钢弦式表面应变计的安装不太方便,且只能检测应力的变化量。


应用:可广泛应用于地铁基坑围护结构钢支撑的应力监测、连续钢构桥不对称悬臂施工应力监测、船舶应力监测等。


2 磁学检测方法


常用于钢结构残余应力检测的磁学检测方法有磁应变法、磁声发射法和金属磁记忆法。


(1)磁应变法


工作原理:利用铁磁性物体的逆磁致伸缩效应,在无应力作用时,可认为是磁的各向同性体,当发生弹性变形时,则产生磁各向异性,即各个方向的磁导率的变化来反映应力的变化。


优点:方便、简单、快速、准确


缺点:只能用于检测铁磁性材料


应用:油井套管应力检测、钢结构桥梁的焊接残余应力检测等
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