يعد الإجهاد المتبقي أحد أهم العوامل التي تؤثر على الخواص الميكانيكية للمكونات. من الضروري تقليل الإجهاد المتبقي الضار والتنبؤ باتجاه التوزيع وقيمة الإجهاد المتبقي. في هذه الورقة،اختبار غير مدمرتم تقديم طريقة اختبار الإجهاد المتبقي.

1 طريقة الموجات فوق الصوتية

تعتمد طريقة الموجات فوق الصوتية على خصائص انتشار الموجات فوق الصوتية داخل المادة، أي أن إجهاد الشد يتسبب في أن يصبح زمن انتشار الموجات الصوتية أطول وتصبح سرعة الصوت أبطأ، ويكون إجهاد الضغط عكس ذلك، ويكون الإجهاد يتم قياسه من خلال تأثير الانكسار الصوتي الناجم عن الإجهاد. إن التغير في سرعة الصوت الناتج عن تغير الضغط يكون صغيرًا جدًا، حيث أن 100MPa يسبب تغيرًا بنسبة 0.1% فقط في سرعة الصوت. الموجة الطولية المنكسرة الحرجة (LCR) هي موجة طولية منكسرة ذات زاوية انكسار تبلغ 90 درجة، وهي الأكثر حساسية للإجهاد والأكثر استخدامًا. طريقة حساب الإجهاد لموجة LCR هي كما يلي:

قدرة الاختراق بالموجات فوق الصوتية قوية، ويمكن أن يكون الضغط المتبقي داخل المكون والطاولة كشفًا غير مدمر، كما أن أداة الاختبار بالموجات فوق الصوتية سهلة الحمل، ويمكن استخدامها للقياس الخارجي وفي الموقع. ومع ذلك، تحتاج طريقة الموجات فوق الصوتية إلى إجراء تجربة معايرة عند قياس الضغط، وتتأثر بتغير سمك طبقة الاقتران الصوتي بين المسبار والمكون، وبنية المادة المكونة ودرجة الحرارة المحيطة.

2 طريقة حيود الأشعة السينية

تم اقتراح طريقة الأشعة السينية من قبل العلماء الروس في عام 1929. وبعد سنوات من التطوير، أصبحت طرق القياس النظرية والعملية ناضجة نسبيًا، وهي طريقة اختبار الإجهاد المتبقي غير المدمرة الأكثر استخدامًا في الوقت الحاضر.

(1) المبدأ

يعتمد قياس الضغط المتبقي بواسطة حيود الأشعة السينية على نظرية حيود الأشعة السينية. عندما تسلط أشعة سينية ذات طول موجي α على سطح بلورة، فإنها تستقبل قمة ضوء الأشعة السينية المنعكس عند زاوية محددة (2θ)، وهي ظاهرةحيود الأشعة السينية.من بينها، زاوية الحيود 2θ، والطول الموجي α للأشعة السينية والمسافة d لمستوى الحيود البلوري تتوافق مع قانون براغ الشهير: 2dsinƟ=nα.

حيث K هو الثابت المرن، عندما يتم تحديد الطول الموجي للشعاع الوارد (مؤكد)، عن طريق قياس زاوية الحيود θ، يمكن الحصول على المسافة بين الوجوه البلورية بعد الإجهاد من معادلة براغ، ومن ثم المعادلة المقابلة يمكن الحصول على قيمة الإجهاد المتبقية. تجدر الإشارة هنا إلى أنه نظرًا لأن البلورة متباينة الخواص، فإن الثابت المرن K يختلف عن المعامل المرن E بالمعنى العياني، ويجب حساب الثابت المرن K وفقًا للمستوى البلوري الانعراج المحدد.

في عام 1961، جمع العالم الألماني ماشيروش بين نظرية المرونة ومعادلة براج لاقتراح طريقة sin2ψ لقياس الإجهاد المتبقي ثنائي الأبعاد:

وفقًا للعلاقة الهندسية بين المستوى ψ ومستوى المسح 2θ لمقياس الزوايا، يمكن تقسيمها إلى طريقتين للاختبار: طريقة الإمالة المشتركة وطريقة الإمالة الجانبية للكشف بدقة عن الضغط السطحي لقطعة العمل.

3 طريقة حيود النيوترونات

تشبه طريقة حيود النيوترونات طريقة حيود الأشعة السينية، لكن عمق اختراق النيوترونات أكبر، لذا يمكنها اكتشاف توزيع الضغط المتبقي داخل المادة السائبة (في حدود السنتيمترات). دقة ذروة حيود النيوترونات هي تتأثر بشدة الحيود والتي تعتمد بشكل رئيسي على زمن الاختبار تحت ظروف معينة مثل قدرة المفاعل،حيود الكريستالالسطح وقياس الحجم.

4 الطريقة المغناطيسية

في الوقت الحاضر، هناك طريقتان مغناطيسيتان مستخدمتان: طريقة الضوضاء المغناطيسية وطريقة الضغط المغناطيسي. المبدأ الأساسي لقياس الضوضاء المغناطيسية هو استخدام التأثير المغناطيسي للمواد المغناطيسية. سيؤدي الإجهاد إلى تغيير تباعد جدار المجال للمادة المغناطيسية، مما سيؤثر على قوة الإشارة المنبعثة من باركهاوزن. طريقة الإجهاد المغناطيسي هي استخدام التباين المغناطيسي للمادة لقياس الإجهاد. عندما يكون هناك إجهاد، فإن النفاذية سوف تتغير وفقا لذلك. أثناء القياس، ستتغير المقاومة المغناطيسية للحلقة المغناطيسية التي يشكلها المستشعر وسطح المادة، ومن ثم سيتغير التدفق المغناطيسي للحلقة المغناطيسية، كما هو موضح في الشكل 5.

لا يمكن لطريقة الضغط المغناطيسي قياس الإجهاد المتبقي الكبير (أكثر من 300 ميجاباسكال)، والعلاقة بين الإجهاد والنفاذية غير خطية. تحتوي الطريقة المغناطيسية على معدات صغيرة وخطوات اختبار بسيطة وسرعة قياس سريعة، ولكن من الصعب قياس قيمة الإجهاد متعدد النقاط مباشرة، ويمكن فقط قياس العلاقة الكمية بين فرق الإجهاد الرئيسي عند نقطة واحدة ومعلمات القياس المغناطيسي. .

في مختلف المجالات الصناعية والتكنولوجيا والتطبيق اختبار الإجهاد المتبقيلقد كانت ذات قيمة عالية، ولكن هناك عدد قليل من طرق الاختبار في الوقت الحاضر، ولكل طريقة اختبار قيود معينة. في الوقت الحاضر، معظم التطبيقات هي حيود الأشعة السينية. كطريقة اختبار غير مدمرة،الأشعة السينيةلا يمكن قياسها إلا في الطبقة الرقيقة من السطح، ومتطلبات سطح الاختبار عالية.