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注意材料的表面情况和处理方式。上海去应力设备哪家好
自然时效消除残余应力:自然时效是通过把零件暴露于室外,经过几个月至几年的时间,使其尺寸精度达到稳定的一种方法。大量的试验研究和生产实践证明,自然时效具有稳定铸件尺寸精度的良好效果。然而,经过自然时效的工件,其残余应力的变化并不明显,铸件试样放置一年以后,残余应力只降低2-10%;实测机床床身残余应力的结果表明,进行为期一年的自然时效后,较大残余应力由80N/mm降至70N/mm平均残余应力由38N/mm降至30N/mm,即只降低了大约10-20%。由此可见,经自然时效后已停止变形的铸件,仍然残存着相当大的残余应力。对于那些使用时需承受很大载荷的铸件,当在较高残余应力上再叠加使用应力时就有可能影响铸件的使用性能,因此必须慎重考虑是否应该采用这种时效方法。上海消除应力需要多长时间残余应力在材料的制造过程中需要被考虑。
消除和调整残余应力的方法主要分为热作用法和机械作用法,根据不同的构件和残余应力产生的过程,正确选择消除残余应力的方法,可以有效地降低残余应力的危害作用。去应力退火是消除焊接残余应力、铸造残余应力、机械加工残余应力较常用和有效的方法之一。一般的退火是把构件在较高的温度下保温一段时间,然后再进行缓冷的工艺方法。回火是淬火后按照不同硬度要求进行的加热工艺,在回火过程中可以有效消除淬火产生的残余应力。为了避免组织变化而又能使应力去除,在100~200℃回火,也可消除相当大的一部分残余应力。随着回火温度的升高,残余应力去除的部分明显增大,当回火温度达到450℃及以上时,可以认为残余应力已完全消除。值得注意的是有的合金钢试样在淬火后表面为残余压应力,而经过有相变的回火后反而变为残余拉应力。
对于需要考虑应力集中的结构,如疲劳设备中需要考虑的峰值应力(峰值应力是一方面是由应力集中引起的),通过有限元的计算,我们需要计算出准确的峰值应力以便进行疲劳强度的安全评定。 但是对于形状突变的部位,有限元计算需要捕捉出应力梯度变化较大的应力集中部位的应力,如果网格稀疏的话,有可能捕捉不到梯度变化较大的应力,因而计算出的峰值应力会不准确,因而必须通过细化网格捕捉应力梯度的变化,但是网格细化带来的是不只只是应力计算的准确性,还有可能会得到极大的应力值,即应力奇异。这与上面应力奇异产生的原因是一致的,因为网格越细化,那么其计算面域就会越小,原则上计算的应力会越趋于精确,但是对于如尖角处,其计算面域有可能趋于零导致出现极大的非真实的应力值甚至是不收敛的结果。所以,如果不对这种形状突变部位进行合理的结构优化或合理的载荷位移约束,那么一味的细化网格进行有限元计算就变成了一把双刃剑。残余应力的大小和分布需要适当的测量技术,比如X-ray衍射等。
在机械加工过程中,残余应力普遍存在,严重影响构件的加工精度和尺寸稳定性、静强度、疲劳强度,甚至引起腐蚀开裂。但由于其直观性差和不易检测等因素,往往被人们忽视。实际上,残余应力的存在易导致突发性破坏且后果往往十分严重,特别是当其存在于承力件和转动件上时,可能会带来重大事故。研究残余应力,对避免其带来的危害、延长工件使用寿命、缩短企业制造成本,具有积极作用。首先来一段官方的定义:残余应力(ResidualStress)是工件在制造过程中,受到来自各种工艺等因素的作用与影响,当这些因素消失之后,若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失,仍有部分作用与影响残留在构件内,则这种残留的作用与影响就是残余应力。残余应力的测量需要遵循一系列标准化的流程和方法。上海铸造消除应力检测设备
残余应力的研究需要考虑不同环境下的影响因素。上海去应力设备哪家好
采用锤击法适用于较长的焊缝和堆焊层。焊缝金属在冷却时由于焊缝收缩时受阻而产生应力, 这时趁着焊缝和堆焊层还在赤热的状态下用锤轻敲焊缝区, 焊缝金属在迅速均匀的锤击下产生横向塑性伸展, 使焊缝收缩得到一定补偿, 从而使该部位的拉伸残余应力的弹性应变得到松弛,焊接残余应力即可部分消除。锤击应在较高的温度下进行, 但应避开材料的蓝脆范围。多层焊时,一层和后一层焊缝不用锤击, 其余每层都要锤击。一层不锤击是为了避免产生根部裂纹,较后一层焊缝要焊接得较薄, 以便消除由于锤击而引起的冷作硬化。锤击法从原理上讲对防止应力腐蚀开裂是会有一定的抑制作用, 在实际压力容器制造中应用的比较普遍。但是由于在实践操作过程中没有量化指标和较严格的操作规程, 受人为操作因素影响较大, 加上对比使用的验证工作不够, 始终未被现行标准所采用, 无法作为消除应力的较终处理, 目前大多作为焊接过程中的应力松弛手段, 也可用于难于进行热处理的奥氏体不锈钢焊接中。上海去应力设备哪家好
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