鋼結(jié)構(gòu)殘余應力檢測

對盲孔法檢測鋼結(jié)構(gòu)應力進行了數(shù)值模擬研究，本文旨在通過實驗數(shù)值分析，來驗證盲孔法應用于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件殘余應力檢測的可行性。

實驗儀器設(shè)備

儀器采用聚航科技生產(chǎn)的JH-30殘余應力檢測儀、JHZK殘余應力專用鉆孔裝置。

試件設(shè)計

本實驗是在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面上鉆盲孔，檢測鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上某點的表面工作應力，通過實驗掌握該方法的適用情況及影響參數(shù)，為工程實際檢測提供指導和依據(jù)；同時了解鉆孔后孔周圍應變的釋放情況，了解不同受力狀態(tài)和不同表面應力分布情況下的鉆孔釋放規(guī)律。根據(jù)試驗目的共選取兩個試件，且均為熱軋HN300*150型鋼。鋼材為Q235級，其屈服強度為215N/mm²。為避免局部失穩(wěn)，在支座及加載點分別采用坡口焊接加勁肋，并采取一定的措施盡可能消除焊接殘余應力。同時為了確定試件在受力情況下的實際工作狀況，在試件同一截面開孔位置的對側(cè)布置監(jiān)測應變片。

試驗中殘余應力檢測儀自動記錄釋放應變值，從鉆孔完成后的3min開始觀察釋放應變值，然后每隔1min觀察一次，直到前后兩次的應變差值在±1με，打印測量的釋放應變值。將釋放應變值減去鉆孔產(chǎn)生的附加切削應變后，即得到鉆孔后工作應力引起的釋放應變，它們是用來計算工作應力的。

實驗結(jié)果及數(shù)值分析

關(guān)鍵參數(shù)A、B值的影響因素

綜合現(xiàn)場的試驗結(jié)果，可以得出盲孔法實測釋放應變值與施加外荷載的關(guān)系，如圖1所示。

從圖1可以看出，構(gòu)件的釋放應變值隨著工作應力的增大而增加，基本上呈線性關(guān)系，結(jié)合盲孔法理論計算公式可以大致看出A、B值隨應力水平的變化情況，基本上與應力水平無關(guān)。但在高應力區(qū)，由于塑性應變的影響，造成A、B值不準確的情況，將在下文進行闡述。

為了保證試驗結(jié)果的科學可靠性，本次實驗還進行了部分與盲孔法對應位置的未開孔情況下的實測工作應力，為后期A、B值的計算和分析提供第一手實驗數(shù)據(jù)。工作荷載與實測對照應力值關(guān)系如圖2所示。

從圖2可以看出，其與圖1所示規(guī)律大致相同，即可以初步得出A、B值基本上與應力水平無關(guān)的結(jié)論。

實驗所得A、B值

如上文所述，以實測應力值為準，根據(jù)計算公式得出各試驗構(gòu)件的A、B值。

從計算結(jié)果可以看出A、B值的大致分布情況，當所開盲孔深度、孔徑、測量應變片布置一致的情況下，所計算出的A、B值基本上與構(gòu)件的工作應力水平無關(guān)，這也印證了上文所述的盲孔法應用于實際工程中，負荷狀態(tài)下鋼結(jié)構(gòu)件應力水平測量方法的可行性。

為使計算分析準確合理，綜合試驗構(gòu)件樣本，可得本次試驗計算的A、B值。

總結(jié)上述計算成果，得到未經(jīng)鉆孔切削應變修正后的A、B計算值，其中，A=-0.06948，B=-0.18103。此綜合A、B計算值為初步值，其中包括了當前試驗中所有的實際應變影響，如構(gòu)件整體并非完全處于純彎曲狀態(tài)，構(gòu)件試驗中鉆頭鉆孔時切削等的影響，近似與實際工程中構(gòu)件的應力水平一致。

結(jié)論

通過實驗研究，驗證了盲孔法應用于鋼結(jié)構(gòu)件應力檢測的可行性，給出了盲孔法應力計算中的關(guān)鍵參數(shù)A、B的回歸值，為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應力檢測提供了新的方法。