通過鉆孔理論進行殘余應力測量

SINT 技術是一家位于意大利佛羅倫薩的公司，是 HBM 的合作伙伴, 設計開發的 MTS 3000, 是一種通過鉆孔理論進行殘余應力測試的自動系統.
殘余應力 發生在任何機械結構中. 產生的原因，如焊接和塑性形變或材料的局部變形，材料表面的尖銳凹槽或者是敲擊，或硬化等.
殘余應力和機械應力對于機械結構來講都一樣重要. 但是，與機械應力可以通過加載來進行計算不同，因此，殘余應力需要采用可靠的方法進行測量，而不能對表面產生大的破壞.


這也是鉆孔理論產生的原因。通過在應變花的中心在材料表面鉆個非常小的孔，通過檢測在鉆孔前后，應變花的變化，可以計算出殘余應力的大小.

MTS 3000 系統包括:
一個光學-機械系統 (進行物理鉆孔)
一個電子控制單元(控制光學-機械系統并通過HBM Spider8-30 放大器進行測量)
鉆孔操作和控制軟件 (進行自動鉆孔)
后處理軟件 (采用不同的評估理論來處理數據).
采用氣渦輪進行鉆孔，轉速可達 400,000 RPM ，因此不會產生額外的殘余應力.
后處理軟件用來計算殘余應力.

獲得精確的應力狀況，計算方法是非常重要的 許多研究者發表了很多鉆孔理論計算應力的文獻.
目前，在后處理軟件中有三種計算方法: 均一應力理論, Kockelmann 理論和積分法 .

均一應力理論 [ASTM E 837-01標準]
這種理論在 ASTM E 837-01 標準中進行了詳細描述, 是基于樣本表面應力不伴隨距離變化的假設為基礎的. 因此，不考慮空間解析度. 如果殘余應力是均一的，這是最好的計算方法，并且對測試錯誤不敏感.

Kockelmann 理論
Kockelmann 理論是建立在應變導數和應變分布存在相關性的理論基礎上的，通過洞深度函數來表達. 通過一對系數(Kx and Ky), 通過仿真模型來進行計算.

通過應變值，以及摩爾圓來計算主應力和方向是可能的.

積分理論
此方法是有 G. S. Schajer 提出, 通過鉆孔深度增加來進行殘余應力分析. 采用這種方法，通過同步所有深度應力釋放比其他方法有更高的空間分度.

為了簡化殘余應力計算, Schajer 提出應力區可以通過 step-wise 函數描述，其通過孔深度是恒定的. 采用這種假說, Schajer 建立了計算的協同系數. 最大深度為應變花半徑的 0.5 倍.

積分理論應當在隨洞深度不同，應力有很大變化時使用，但其測試誤差也有很到靈敏性.

最新! ASTM E837-08

這是計算非均一殘余應力的新標準. 積分法用于殘余應力計算， Tikhonov 規則用于在使用大量的不同洞深度時來減少計算誤差.

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