应力集中小结

1、应力集中小结一, 应力集中的概念在材料断面急剧变化，结构形状急剧变化，材料内部有气孔、 夹渣等缺陷， 断面开孔等 部位，应力比正常值高出许多，这种现象就叫应力集中。其科学定义为 :定义 1:结构或构件承受载荷时 , 在其形状与尺寸突变处所引起应力显著增大的现象 . 应用学科 : 船舶工程(一级学科) ；船体结构、强度及振动(二级学科) 定义 2:受载零件或构件在形状、尺寸急剧变化的局部出现应力增大的现象。 应用学科 : 机械工程(一级学科) ；疲劳(二级学科) ；疲劳一般名词(三级学科) 定义 3: 物体在形状急剧变化处、有刚性约束处或集中力作用处， 局部应力显著增高的 现象。应用学科 :水利

2、科技(一级学科)；工程力学、工程结构、建筑材料(二级学科)；工 程力学(水利)(三级学科) 二, 何种情况容易产生应力集中(1) 截面的急剧变化 . 如: 构件中的油孔 ,键槽 ,缺口,台阶等 .(2) 受集中力作用 . 如 :齿轮轮齿之间的接触点 ,火车车轮与钢轨的接触点等 .(3) 材料本身的不连续性 . 如材料中的夹渣 ,气孔等 .(4) 构件钟由于装配 ,焊接 ,冷加工 ,磨削等而产生的裂纹 .(5) 构件在制造或装配过程中 ,由于强拉伸 , 冷加工 ,热处理 ,焊接等而引起的残余应力 . 这些残余应力叠加上工作应力后 ,有可能楚翔较大的应力集中 .(6) 构件在加工或运输中的意外撞伤

3、和刮痕 .三, 应力集中的测试方法目前主要的测试方法有电测法、光纤光栅法、振弦式应变测量等四, 磁应力集中测试原理与仪器原理：主要通过检测构件表面磁场强度的垂直分量Hp( y)值，需要加入定位和测距装 置，从某种程度上限制了金属磁记忆检测技术的广泛应用。 本发明采用专用的检测仪器， 对 构件表面磁场强度的水平分量Hp(x)值进行检测，根据先期实验确定的疲劳裂纹存在门槛值Hp (x) JE,并结合调整系数 3,判定有无疲劳裂纹； 根据“I Hp (x) | Um ax-裂纹宽度w对应关系标准曲线”，测定疲劳裂纹的长宽尺寸；对于无裂纹的应力集中区利用自定义公式计算磁示应力集中系数KUH,定量表征应

4、力集中的程度。本方法与涡流、超声以及现有的金属磁记忆Hp(y)检测等检方法相比， 操作和分析过程更为简便易行、检测精度也更高。检测方法 ：1) . |Hp(x)|max裂纹宽度w对应关系标准曲线的获得首先制备与待检测零件材料及热处理状态完全相同的疲劳裂纹扩展试件， 采取疲劳裂纹扩展实验的方式预制出 疲劳裂纹；检测探头在与裂纹垂直的方向上对裂纹区域进行Hp(x)直线扫描检测；测量并记录各条扫描检测线上的|Hp(x) |max和裂纹宽度； 对多个试件进行上述试验，根据试验数据拟合出| Hp(x)|max裂纹宽度w对应关系标准曲线；2) .应力集中线的确定使用Hp(x )检测探头在构件表面分别沿相互

5、垂直的两个方向进行Z字型扫查，标志出| Hp(x)|Jmax 存在的各点，将各个标志点顺序连接，确定为该构件上的应力集中线或者裂纹；3).判定疲劳裂纹的存在根据步骤1)所确定的 “|Hp(x)| Umax裂纹宽度w对应关系标准曲线 ”中裂纹 长度值为零时对应的| Hp(x)| Jmax 值定义为判定疲劳裂纹存在的门槛值Hp(X)UE；还根据前期试验数据的分布情况加入调整系数B, 0.7WB廷；对于相同材料和热处理状态的某一被测构件，以检测探头垂直通过由步骤2)中所确定的应力集中线检测，得到该位置丨Hp(x)|Umax;根据以下条件，判定疲劳裂纹的存在当|Hp (x) | Umax Hp (x)

6、 UE时，存在裂纹；当Hp(x) JE|Hp(x)| Jmax阻 p(x) JE 时，视为裂纹即将 萌生的危险区域；当| Hp(x)| JmaxV B H p(x) JE时，不存在裂纹；4).疲劳裂纹宽度的定量检测被测构件被判定存在裂纹后，将检测得到的|Hp(x)| J max 值代入 |Hp(x)| Jmax 裂纹宽度w对应关系标准曲线”进行查询，从而确定该检测位置的裂纹宽度。仪器F o w ： p eJUbuifu1i j.T fliJLIXJL 何h Itoi .a1cj .1 Ju3多达16个测量通道使用配备新型双分量传感器，多个铁磁探测式转换器放置成双分量，用来同时检测磁场的法向分量

7、(HPY)和切向分量(HPX)数字电路、16位微处理器、1M内存32MB存储空间，用于写入 10-15天期间检测结果而无须将信息转入电脑分辨率为320X240点阵的大屏幕液晶显示45键专用键盘能使用各种类型的扫描装置，扩展了它的应用领域扩展了直接在仪表上用程序处理信息的能力，能在屏幕上显示圆形磁场图和代表检测物体变形分布特性的磁场等值线软件直接在仪器上自动处理结果探头可以测量场强值和移动长度值，速度最大可达0.5米/秒不要求对被检测对象进行专门的磁化，因为它利用了它们运行中形成的残余磁性不要求对被检测表面作任何准备 在检测过程中能确定事先不知道的金属的应力集中和缺陷的部位 仪器能把数据记录到存

8、储器，并可把数据转录入计算机中 配套提供分析软件 MM-System ，可在计算机上对数据作深入的处理 技术参数：HP 值量程： 2000A/mHP 值测量通道： 2-16 通道 (根据探头 ) 最小测量步长 (间距 )：1mm 最大测量步长 (间距 )：128mm 最大扫描速度 (步长为 1mm 时)： 0.2-0.5m/s 每个通道磁场测量的基本相对误差： 5% 长度测量的相对误差： 5% 微处理器： 16 位 内存容量： 1Mb 闪存容量： 32Mb 液晶显示： ELD 显示屏， 320x240 点阵 计算机通过 RS-232 口传输数据的速度： 115kbps 键 盘： 45 键 供电电池： DC9.6V=8X1.2V 功率消耗： 0.8-3.0 VA 工作温度范围： -15 C-+55C 相对湿度范围： 45%-85% 几何尺寸： 209x205x55mm 重 量： 2.0kg五, 减低应力集中的方法1 修改应力集中因素的形状(1) 用圆角