構件中殘余應力的測量研究

鋼結構中的殘余應力是由構件在生產(chǎn)和制作過程中產(chǎn)生的塑性變形引起的。在型材熱軋以后的冷卻過程中，在焊接、氣割以及之后的冷卻過程中，在冷成型校直的制作過程中，都會產(chǎn)生這類塑性變形，從而不可避免地導致殘余應力的存在，所以鋼結構中存在著殘余應力是一種普遍現(xiàn)象，且根據(jù)其形狀、形成機理反映出殘余應力具有的基本力學特性：殘余應力是一種自相平衡的力系。沿構件軸線方向截面的縱向殘余應力分布和大小與一系列因素，諸如截面的形狀和尺寸、鋼和鋼板的軋制、焊接工藝和材料性能等都影響殘余應力的分布。

無論是何種殘余應力，均是構件內(nèi)部存在著的一種自相平衡的力系，測量其大小和分布規(guī)律的總體思想是一致的，即采用分離或破壞構件等手段使殘余應力釋放出來，進行測量。常用的方法是切條法，它包括機械切條法和電化學腐蝕切條法。

對于熱軋鋼和鋼板焊縫組合的構件中的殘余應力測定，往往采用機械切條法（或手工割鋸）。具體步驟是：從被測的構件中取出一定長度的測試試件，將試件沿縱向劃分成若干條，在每個條上事先量好標距或貼上電阻應變片。然后，采用機械切割或手工割鋸方法把試件切成小條，量測標距的變化或讀取電阻應變儀的讀數(shù)，求出相應的應變和應力。*后將每個條的應力在圖上連接起來，就得到了該次測量的殘余應力的大小及分布情況。再根據(jù)多組測量結果分析確定出橫截面上縱向殘余應力的分布情況和大小。

國內(nèi)外學者對熱軋鋼和焊接組合構件中的熱殘余應力進行了比較多的試驗研究。如歐洲鋼結構協(xié)會對Ｉ型、Ｈ型、圓管和方管等截面共進行了1067根的柱子屈曲試驗，測試了殘余應力大小；美國Sawyer做了21根簡支梁的試驗；英國Dibley做了3條熱軋高強度工字鋼梁的純彎曲試驗：日本做了36條焊接工字梁的試驗；國內(nèi)對殘余應力的研究雖是起步較晚，但也做了大量研究工作，如鐵道科學研究院做過9根焊接Ｈ型壓桿試驗。經(jīng)過大量試驗研究和統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，對于普通鋼結構，只要壁厚不太大，可以認為殘余應力沿壁厚方向是均勻分布的。

對于冷成型薄壁構件而言，如仍采用機械切條法來測量冷成型殘余應力，則存在著以下缺陷：用機械或手工割據(jù)成的條，由于殘余應力的釋放而彎曲，無法采用量測標距變化的方法來測?。翰捎脵C械切割方法時，需要將試件夾緊，然而夾力的大小無法掌握。若用力過大，將會造成試件*變形，直接影晌測量結果的可*性；干擾性大，采用機械切割方法時，由于試件壁薄，會使試件產(chǎn)生振動和熱量，直接影響到電阻應變儀數(shù)據(jù)的讀取。所以采用機械切條的方法來測量冷成型殘余應力的大小，存在著測量方法上無法逾越的困難和障礙，需要從方法上加以改進才行。

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