7 宏观应力的测定

实验应力分析实验报告1. 引言应力分析是工程领域中的重要研究方向之一。

通过对材料在外力作用下的应力变化进行分析，不仅可以深入理解材料的力学性质，还可以为工程设计和结构优化提供可靠的依据。

本实验旨在通过实际操作和数据分析，研究材料在不同外力下的应力分布和变化规律。

2. 实验目的本实验的主要目的是通过应力分析实验，探究材料在外力作用下的应力分布，并通过数据采集和处理，分析不同因素对应力的影响。

3. 实验装置和材料本实验所使用的装置和材料有：•应力传感器：用于测量材料受力时的应力变化。

•外力加载器：用于施加不同大小的力。

•试样：材料样本，用于承受外力并传导到应力传感器上。

4. 实验步骤4.1 准备工作1.检查实验装置和材料的完好性，并确保其能正常工作。

2.根据实验要求选择合适的试样，并进行必要的准备工作，如清洁和测量尺寸。

4.2 搭建实验装置1.将应力传感器连接到数据采集系统，并确保连接稳定可靠。

2.将外力加载器与应力传感器相连，确保其能够传递施加的力。

4.3 实验操作1.将试样安装在外力加载器上，并调整加载器的位置，使试样受力均匀。

2.根据实验设计，逐步加载外力，并记录下相应的应力数据。

3.根据需要，可以进行多组实验，以获得更全面的数据。

4.4 数据处理和分析1.对采集到的应力数据进行整理和清洗，确保数据的准确性和可靠性。

2.利用适当的数学方法和工具，分析数据并绘制应力-应变曲线。

3.根据实验结果，分析不同因素对应力的影响，如外力大小、试样尺寸等。

4.对实验结果进行讨论，并提出可能的改进方案。

5. 实验结果与讨论根据实验操作和数据处理，我们得到了一系列的应力-应变曲线，并通过分析得出以下结论：1.随着外力的增加，材料的应力呈线性增加趋势。

2.不同尺寸的试样在相同外力下的应力略有差异，但总体趋势相似。

3.应力分布在材料中的变化不均匀，存在一定的差异性。

通过以上结果和分析，我们可以进一步深入研究材料的力学性质，为工程设计和结构优化提供可靠的参考依据。

第六章宏观残余应力的测定一、物体内应力的产生与分类残余应力是一种内应力，内应力是指产生应力的各种因素不复存在时（如外加载荷去除、加工完成、温度已均匀、相变过程中止等），由于形变、体积变化不均匀而存留在构件内部并自身保持平衡的应力。

目前公认的内应力分类方法是1979年由德国的马克劳赫﹒E提出的，他将内应力按其平衡范围分为三类：）：在物体宏观体积内存在并平衡的内应力，此类应力的释放，第一类内应力（σⅠ会使物体的宏观体积或形状发生变化。

第一类内应力又称“宏观应力”或“残余应力”。

宏观应力的衍射效应是使衍射线位移。

图1（书上6-2）是宏观残余应力产生的实例。

一框架与置于其中的梁在焊接前无应力，当将梁的两端焊接在框架上后，梁受热升温，而框架基本上处于室温，梁冷却时，其收缩受框架的限制而受拉伸应力，框架两侧则受中心梁收缩的作用而被压缩，上下横梁则在弯曲应力的作用之下。

图1 宏观残余应力的产生（a）焊接前、b）焊接后））：在数个晶粒的范围内存在并平衡的内应力，其衍射效应主要第二类内应力（σⅡ是引起线形的变化。

在某些情况下，如在经受变形的双相合金中，各相处于不同的应力状态时，这种在晶粒间平衡的应力同时引起衍射线位移。

图2（书上6-3）表明第二类应力的产生，拉伸载荷作用在多晶体材料上，晶粒A、B上的平行线表示它们的滑移面，显然A晶粒处于易滑移方位，当载荷应力超过临界切应力将发生塑性变形，而晶粒B仅发生弹性变形，载荷去除后，晶粒B的变形要恢复，但晶粒A只发生部分恢复，它阻碍B的弹性收缩使其处于被拉伸的状态，A本身则被压缩，这种在晶粒间相互平衡的应力在X射线检测的体积内总是拉压成对的出现，且大小因晶粒间方位差不同而异，故引起衍射线的宽化。

图2 第二类应力的产生）：在若干原子范围内存在并平衡的应力，如各种晶体缺陷（空第三类内应力（σⅢ位、间隙原子、位错等）周围的应力场。

此类应力的存在使衍射强度降低。

通常把第二类和第三类应力称为“微观应力”。

内应力测试标准小木虫内应力测试是一种常见的试验方法，用于评估材料在外力作用下的变形性能。

内应力是指材料内部的力，可以是由于不均匀温度分布、塑性变形、热膨胀等原因导致的应力。

内应力测试的目的是通过测量材料内部的应力分布情况，研究材料的力学性能和变形机理，为材料的设计和应用提供参考依据。

内应力测试一般包括以下几个方面的内容：应力测试方法、测试样品制备、应力测量装置、试验数据处理等。

下面将对这些方面进行详细介绍。

首先是应力测试方法。

内应力测试的常见方法有拉伸、压缩、弯曲、剪切等。

拉伸是最常见的方法，它可以测量材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标。

压缩测试可以测量材料的抗压强度和材料的压缩性能。

弯曲测试可以测量材料的弯曲强度和刚度等指标。

剪切测试可以测量材料的剪切强度和剪切模量等。

其次是测试样品制备。

测试样品的制备是内应力测试的重要环节。

样品的几何形状和尺寸应符合相应的标准。

通常情况下，样品的长度应大于5倍直径或边长，并且边缘应光滑无明显缺陷。

样品的制备方法有冲压、锯切、机械加工等多种方式，具体的选择应根据材料的性质和测试的要求来确定。

然后是应力测量装置。

应力测量装置是内应力测试的关键设备，它用于测量样品在加载过程中的应力变化情况。

常见的应力测量装置有应变计、电阻式应力计、光栅应变片等。

应变计可以采集样品表面的应变信息，并通过数据处理得到样品的应力。

电阻式应力计是一种通过测量电阻变化来间接推导出应力的方法。

光栅应变片是一种通过测量光波的干涉来推导应变和应力的方法。

根据测试要求的不同，选择合适的应力测量装置是十分关键的。

最后是试验数据处理。

试验数据处理是内应力测试结果的重要环节。

在试验过程中，应力-应变曲线可以通过力和变形的测量得到。

应力-应变曲线可以提供材料的力学性能参数，如屈服强度、断裂强度、杨氏模量等。

此外，利用应力-应变曲线还可以推导出材料的应力松弛曲线、差动应变曲线等，进一步揭示材料的性能和变形机理。

应力测试方法的现状及发展趋势工业生产中，应力与应力集中是管道、压力容器、涡轮盘、压缩机叶片和飞机构件等重要承载结构件发生失效的主要原因之一。

承载结构件由于加工制造、焊接变形造成的残余应力以及在服役过程中动、静载荷的作用下产生应力集中都会使其机械特性发生改变，尤其会对承载结构件的力学性能、耐腐蚀性、疲劳强度和形状精度等产生较大的影响。

如何对结构件进行应力测量、状态评估以期尽早发现应力集中区域、快速有效的分析测定结构件重要部分的应力与应变分布实现对结构件的强度分析，同时评估结构件的使用状况和寿命实现早期诊断与监测，已成为亟需解决的问题，也是近年来力学研究的主要方向。

因此应力的测量及其状态评估一直是国内外研究的热点。

1 常用应力测试方法应力的存在与应力集中是导致材料和结构最终失效的主要原因。

研究材料的应力分布及应力状态下材料的物理性质，能够预防工程应用中可能出现的损坏或失效。

而对于有益的物性改变，加以合理的利用可以增强材料的机械性能，因此分析材料的应力分布及应力状态下的物理性质具有理论研究与实际应用价值，应力测试方法是实现这一价值的必要手段。

目前，常用的应力测试方法有机械法、光测法、磁测法、衍射法、超声法及纳米压痕法。

1.1 机械法● 1.1.1 小孔法小孔法于1934 年由德国学者J.Mather 提出[1]，并由Soete 发展完善，使其具有实用性[2]。

经过数十年的发展，美国材料试验协会（ASTM）于1981 年颁布了钻孔测量法残余应力标准（ASTM E837—1981），并于2008 年更新为ASTM E837—08[3]，将其确定为一种标准化的测试方法。

其基本原理是采用结构件表面钻孔的方式释放其表面应力，并用预先粘贴好的三向应变片测量钻孔前后的应变松弛，通过应变片测量材料应力释放前后的应变量，运用相应的应力学公式计算出对应的主应力值及主应力方向。

根据钻孔是否钻通，小孔法可分为通孔法和盲孔法。

《RD宏观残余应力测定》教案教案：RD宏观残余应力测定一、教学目标1.了解宏观残余应力测定的原理和方法；2.学习硬度法和光栅法进行宏观残余应力测定的步骤和操作方法；3.掌握宏观残余应力测定的数据处理和分析方法；4.培养学生的实验操作能力和数据分析能力。

二、教学内容1.宏观残余应力测定的原理和方法；2.硬度法进行宏观残余应力测定的步骤和操作方法；3.光栅法进行宏观残余应力测定的步骤和操作方法；4.宏观残余应力测定的数据处理和分析方法。

三、教学步骤1.原理和方法的讲解（30分钟）介绍宏观残余应力的概念和产生原因，以及宏观残余应力的测定方法。

重点介绍硬度法和光栅法的原理和操作步骤。

2.硬度法进行宏观残余应力测定的演示（30分钟）通过实际演示，讲解硬度法进行宏观残余应力测定的具体步骤和操作方法。

配合演示样品的展示，说明硬度法在测定过程中的注意事项与常见问题。

3.学生实践操作（45分钟）将学生分组，每组配备一套宏观残余应力测定实验装置和相应的样品。

指导学生根据前期所学的内容，完成宏观残余应力测定的实际操作。

4.数据处理和分析（45分钟）学生根据实验结果，进行数据的处理和分析。

帮助学生理解数据处理的方法和步骤，解读实验结果，并进行讨论和交流，以促进学生对宏观残余应力测定的深入理解。

5.教学总结（10分钟）总结本节课的主要内容，强调学生在实验操作过程中需要注意的问题和技巧，鼓励学生对宏观残余应力测定进行更多的探索和实践。

四、教学评价1.实际演示时，观察学生对硬度法和光栅法的理解和反应；2.学生完成实验操作时，观察其实验技能和操作流程是否正确；3.对学生进行实验数据处理和分析的评价，以判断其对宏观残余应力测定的理解和掌握程度；4.通过课堂讨论和交流，评价学生对宏观残余应力测定的理解和能力。

五、教学资源1.实验室设备和材料：宏观残余应力测定实验装置、样品、硬度计、光栅仪等；2.课件和教学资料：包括宏观残余应力测定的原理、方法、步骤和实验操作技巧等。

应力试验工作总结应力试验是一种常见的工程测试方法，用于评估材料或结构在不同应力条件下的性能和稳定性。

在进行应力试验工作时，需要严格遵守操作规程和安全标准，以确保测试结果的准确性和可靠性。

以下是我对应力试验工作的总结和体会。

首先，进行应力试验前需要对测试设备进行严格的检查和校准，确保设备的正常运行和准确性。

在进行试验过程中，需要严格控制试验条件，包括温度、湿度、加载速度等因素，以保证测试结果的可比性和准确性。

其次，应力试验过程中需要严格遵守操作规程和安全标准，确保操作人员和设备的安全。

在进行试验操作时，需要注意操作技巧和步骤，避免操作失误导致的意外事故。

同时，需要配备必要的安全防护设备，如安全帽、护目镜、手套等，以保护操作人员的安全。

另外，应力试验的数据处理和分析也是非常重要的一环。

在进行试验后，需要对测试数据进行及时和准确的处理和分析，得出测试结果并进行合理的解释。

同时，需要对测试数据进行统计分析，评估试验结果的可靠性和稳定性。

最后，应力试验工作需要密切配合相关部门和人员，确保工作的顺利进行和结果的准确可靠。

在进行试验前，需要与相关部门和人员进行充分的沟通和协调，明确试验的目的和要求。

在试验过程中，需要及时和相关人员进行沟通和交流，解决试验中遇到的问题和困难。

总的来说，应力试验工作需要严格遵守操作规程和安全标准，确保测试结果的准确性和可靠性。

同时，需要注意试验过程中的数据处理和分析，确保测试结果的科学性和可靠性。

通过对应力试验工作的总结和体会，我相信在今后的工作中能够更加严谨和专业地进行应力试验工作，为工程项目的安全和稳定性提供可靠的数据支持。

材料分析习题五1、物相定性分析的原理是什么？对食盐进行化学分析与物相定性分析，所得信息有何不同？答：物相定性分析的原理是根据每一种结晶物质都有自己独特的晶体结构，即特定点阵类型、晶胞大小、原子的数目和原子在晶胞中的排列等。

因此，从布拉格公式和强度公式知道，当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用各个反射晶面的晶面间距值d和反射线的强度来表征。

其中晶面网间距值d与晶胞的形状和大小有关，相对强度I则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。

任何一种结晶物质的衍射数据d和I是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相。

对食盐进行化学分析与物相定性分析，化学分析获得食盐化学组成，如获得Na+、Cl-的含量。

物相定性分析能获得物相组成NaCl及晶体结构等信息。

2．试述X射线衍射单物相定性分析基本原理与分析步骤？答：X射线物相分析的基本原理是每一种结晶物质都有自己独特的晶体结构，即特定点阵类型、晶胞大小、原子的数目和原子在晶胞中的排列等。

因此，从布拉格公式和强度公式知道，当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，衍射花样的特征可以用各个反射晶面的晶面间距值d和反射线的强度I来表征。

其中晶面网间距值d 与晶胞的形状和大小有关，相对强度I则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。

通过与标准物质的物相衍射数据比较鉴定物相。

单相物质定性分析的基本步骤是：（1）计算或查找出衍射图谱上每根峰的d值与I值；（2）利用I值最大的三根强线的对应d值查找索引，找出基本符合的物相名称及卡片号；（3）将实测的d、I值与卡片上的数据一一对照，若基本符合，就可定为该物相。

2．物相定量分析的原理是什么？试述用K值法进行物相定量分析的过程。

答：X射线定量分析的任务是：在定性分析的基础上，测定多相混合物中各相的含量。

定量分析的基本原理是物质的衍射强度与参与衍射的该物质的体积成正比。

K值法是内标法延伸。