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【儀器網(wǎng) 使用手冊】物體因為收到外界原因而產(chǎn)生變形時，為抵抗外界因素導(dǎo)致的變形，并試圖將物體恢復(fù)到變形前，物體內(nèi)部產(chǎn)生了相互作用的內(nèi)力。在這一過程中，考察的截面某一點單位面積上的內(nèi)力便是應(yīng)力。一般物體收到外力作用便會有相應(yīng)的應(yīng)力產(chǎn)生，那么有那些分析應(yīng)力的方法呢？以下歸納了一些常見的應(yīng)力分析方法。
光學(xué)分析方法
1.光彈性法
光彈性法是應(yīng)用光學(xué)原理研究彈性力學(xué)問題的一種實驗應(yīng)力分折方法。某些各向同性透明的非晶體高分子材料受載荷作用時，呈現(xiàn)光學(xué)各向異性，使一束垂直入射偏振光沿材料中的兩主應(yīng)力方向分解成振動方向互相垂直、傳播速度不同的兩束平面偏振光；卸載后，又恢復(fù)光學(xué)各向同性。這就是所謂的暫時雙折射效應(yīng)。用具有這種效應(yīng)的透明塑料按一定比例制成零構(gòu)件模型，置于偏振光場中，施加一定的載荷，模型上便產(chǎn)生干涉條紋。通過計算，就能確定模型受載時各部位的應(yīng)力大小和方向。此法對應(yīng)力集中區(qū)和三維內(nèi)部應(yīng)力問題的求解特別有效。
2.云紋法
云紋法是通過測定云紋并對其進行分析以確定試件的位移場或應(yīng)變場的一種實驗分析法。其原理是，當(dāng)柵板和柵片重疊時，因柵片牢固地粘貼在試件表面而隨之變形，遂使柵板和柵片上的柵線因幾何干涉而產(chǎn)生條紋即云紋?？赏ㄟ^云紋測定物體表面的等高線，以及板殼的撓度分布等。
3.全息干涉法
全息干涉法是利用全息照相獲得物體變形前后的光波波陣面相互干涉所形成的干涉條紋圖進行物體變形分析的一種方法。全息照相是一種不用透鏡而能記錄和再現(xiàn)被攝物體的三維圖像的照相方法。它能把來自物體的光波波陣面的振幅和相位信息以干涉條紋形式記錄下來，又能在需要時再現(xiàn)出來，以觀察到物體的三維圖像。全息干涉法的主要內(nèi)容是研究條紋圖的形成、條紋的定位以及對條紋圖的解釋。對于具有漫反射表面的不透明物體，條紋圖表示物體沿觀察方向的等位移線；對于透明的光彈性模型，則表示模型中主應(yīng)力之和等于常數(shù)的等和線。常用的全息干涉法有雙曝光法、即時法和均時法。
4.散斑干涉電學(xué)分析應(yīng)力方法法
散斑干涉電學(xué)分析應(yīng)力方法法是檢測物體表面各點位移的光學(xué)測試法。激光照射在漫反射物體表面時，由反射光波干涉形成的散斑隨物體變形或位移而變化。采用適當(dāng)裝置，通過雙曝光法把變形前后的散斑記錄在一張全息底片上，經(jīng)顯影定影后便可獲得存儲物體表面各點位移信息的散斑圖。用激光照射散斑圖，就顯出散斑干涉條紋。在進行光學(xué)傅里葉變換信息處理后，便可分析出位移信息。
5.焦散線法
焦散線法是利用焦散線測量應(yīng)變奇異場力學(xué)參數(shù)的一種光學(xué)實驗法。當(dāng)一束光垂直照射在一塊受載的帶有邊緣裂紋透明薄板試件的局部高應(yīng)變場區(qū)域時，由于域內(nèi)各處厚度的變化十分懸殊，使透過的光線發(fā)生強烈偏折和匯聚，在試件與像屏間的空間形成一個明亮的曲面，稱為焦散面。若用一個半透明屏幕切割此焦散面，就可看到一條明亮的曲線，即焦散線。通過光學(xué)和力學(xué)分析，可將焦散線的幾何參數(shù)與奇異場的力學(xué)參數(shù)間的關(guān)系建立起來，從而通過測量焦散線的幾何形狀，可求出有關(guān)的力學(xué)量。
電學(xué)分析方法
1.電容應(yīng)變計法
電容應(yīng)變計是一種能將構(gòu)件上的尺寸變化轉(zhuǎn)換成電容變化的變換器。試件變形時，兩電容極片間距隨之變動，引起電容變化。測出電容變化率，按公式可算出試件的應(yīng)變 。電容應(yīng)變計有弓形、平板式和桿式等類型，多用于發(fā)電廠的管道、設(shè)備或核能設(shè)備的長期高溫應(yīng)變測量，監(jiān)視裂紋的形成和發(fā)展，以及對航空航天構(gòu)件材料進行高溫性能測試等。
2.電阻應(yīng)變計法
電阻應(yīng)變計是一種能將構(gòu)件上的尺寸變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的變換器，一般由敏感柵、引線、粘結(jié)劑、基底和蓋層構(gòu)成。將它安裝在構(gòu)件表面。構(gòu)件受載荷作用后，表面產(chǎn)生微小變形，敏感柵隨之變形，致使應(yīng)變計產(chǎn)生電阻變化，其變化率和應(yīng)變計所在處構(gòu)件的應(yīng)變成正比 。測出電阻變化，即可按公式算出該處構(gòu)件表面的應(yīng)變，并算出相應(yīng)的應(yīng)力。依敏感柵材料不同，電阻應(yīng)變計分金屬電阻應(yīng)變計和半導(dǎo)體應(yīng)變計兩大類。另外還有薄膜應(yīng)變計、壓電場效應(yīng)應(yīng)變計和各種不同用途的應(yīng)變計，如溫度自補償應(yīng)變計、大應(yīng)變計、應(yīng)力計、測量殘余應(yīng)力的應(yīng)變化等。
聲學(xué)分析方法
1.聲發(fā)射技術(shù)
構(gòu)件在受力過程中產(chǎn)生變形或裂紋時 ，以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射；利用接收的聲發(fā)射信號，對構(gòu)件進行動態(tài)無損檢測的技術(shù)稱為聲發(fā)射應(yīng)力分析技術(shù)。此技術(shù)可用來檢測裂紋和研究腐蝕斷裂過程，以及監(jiān)視構(gòu)件的疲勞裂紋擴展等；還可用來評價構(gòu)件的完整性，判斷結(jié)構(gòu)的危險程度。
2.聲彈性法
聲彈性法是利用超聲剪切波的雙折射效應(yīng)測量應(yīng)力的一種方法。超聲波在有應(yīng)力的介質(zhì)中傳播時，其剪切波沿兩主應(yīng)力方向發(fā)生偏振，兩偏振波以不同速度傳播。實驗和理論分析得到應(yīng)力-光學(xué)定律 ： 沿主應(yīng)力方向的兩個超聲剪切波的速度差與兩主應(yīng)力差成正比。該比例系數(shù)稱聲彈性系數(shù)，與材料的彈性常數(shù)有關(guān)。用此法可測量非透明材料的內(nèi)部應(yīng)力，并可測量焊接件的殘余應(yīng)力。
3.聲全息法
聲全息原理和全息照相相同，即利用波的干涉原理記錄物波的振幅和相位，并利用衍射原理再現(xiàn)物體的像。它的不同處是用超聲波代替光波。此法的成像分辨率高，用于無損檢驗，可顯示試件內(nèi)部缺陷的形狀和大小。
其他分析方法
1.X射線應(yīng)力測定法
利用X射線穿透金屬晶格時發(fā)生衍射的原理，測量衍射角的變化并通過布拉格公式確定晶格的變化，從而算出金屬構(gòu)件表面應(yīng)力的一種實驗方法。此法可無損地測量構(gòu)件中的應(yīng)力或殘余應(yīng)力，特別適于測量薄層和裂紋的應(yīng)力分布，是檢驗產(chǎn)品質(zhì)量，研究材料強度，選用較佳工藝的一種重要手段。
2.比擬法
根據(jù)兩種物理現(xiàn)象之間的比擬關(guān)系，通過一種物理現(xiàn)象的觀測試驗，研究另一種物理現(xiàn)象的方法。如果兩種物理現(xiàn)象中存在以形式相同的數(shù)學(xué)方程描述的物理量，它們之間便存在比擬關(guān)系，就可用一種較易測試的物理現(xiàn)象模擬另一種難以測試的物理現(xiàn)象，從而使試驗工作大為簡化。
上述以光學(xué)應(yīng)力分析法、聲學(xué)應(yīng)力分析法、電學(xué)應(yīng)力分析法以及其他應(yīng)力分析法為分類對常見應(yīng)力分析方法進行歸納，為不*歸納，疏漏之處，歡迎補充。
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2025廣州國際分析測試及實驗室設(shè)備展覽會暨技術(shù)研討會
展會城市：廣州市展會時間：2025-03-05