Методика определения остаточных напряжений

Если кольцо испытуемого материала обработать резанием по наружному диаметру, то в тонком поверхностном слое возникнут остаточные напряжения. После разрезки такого кольца по образующей в зависимости от знака остаточных напряжений ширина разреза увеличится или уменьшится. При растягивающих напряжениях произойдет увеличение, сжимающие приведут, наоборот, к уменьшению ширины разреза. Изменение ширины разреза Δ зависит от толщины кольца а, диаметра кольца D, модуля упругости испытуемого материала Е и величины тангенциальных остаточных напряжений . Изменение зазора Δ, естественно вызывает изменение диаметра кольца Δ D. Известна формула, позволяющая по данным изменениям диаметра кольца Δ D вычислить тангенциальные остаточные напряжения. Формула имеет следующий вид:

(4.24)

где Е – модуль упругости испытуемого материала;

D – диаметр кольца;

а – толщина стенки;

α – коэффициент, учитывающий невозможность искривления стенок кольца в осевой плоскости.

,

где μ – постоянная Пуансона.

Для практических целей можно принять μ= 1,0. В формулу (4.24) входит величина , которая определяется опытным путем по следующей методике.

Предварительно разрезанное кольцо покрывают лаком, оставляя нетронутым лишь обработанную поверхность (внешний цилиндр). Затем подготовленное кольцо опускают в ванночку с соответствующим электролитом и путем электрополирования постепенно снимают (стравливают) верхний слой. В процессе стравливания измеряется толщина снятого слоя da и соответствующая величина изменения диаметра. На основании этих данных строится график в координатах dD и da (рис.4.33).

Рис.4.33. Определение приращений диаметра и снятого слоя.

Очевидно, что отношение

представляет собой тангенс угла наклона касательной в данной точке графика. Таким образом, напряжения, вычисляемые по формуле (4.24), представляют собой величины, соответствующие напряжениям в слое, снятом в данный момент, например, точка В на рис.4.33 Для точки С напряжения имеют другую величину и т.д.

Для прямоугольных пластинок аналогичная формула имеет следующий вид:

, (4.25)

где b – половина длины пластинок;

- изменение стрелки прогиба этой пластинки, соответствующее снятому слою.

Отношение имеет тот же физический смысл, что и величина

.