6080国产午夜精品_久久久久国产一级毛片高毛片a级_日本中文成人在线播放_五月天综合色A天堂_欧美日韩MV在线XX_两性色午夜视频成熟的女人_韩国毛片免费播放_baby直播看片下载_亚洲AV无码专区国产乱码波多野_波多野结衣中文字幕系列

船舶系統零部件長(cháng)期處于高溫、高壓和高濕的海洋環(huán)境中，會(huì )受到海水的流動(dòng)、氣泡、溫度、濕度、沖擊力以及海水中眾多腐蝕性介質(zhì)和微生物的影響。當金屬材料在特定的腐蝕環(huán)境下，持續存在拉應力的作用時(shí)，將會(huì )導致嚴重的腐蝕開(kāi)裂，即為應力腐蝕。通常認為具有腐蝕敏感性的材料、特定腐蝕環(huán)境和拉應力是發(fā)生應力腐蝕的3個(gè)基本條件。一般來(lái)說(shuō)，影響應力腐蝕發(fā)生的因素有：應力的大小、金屬材料的成分與組織、特定環(huán)境下腐蝕介質(zhì)的種類(lèi)及濃度、溫度等。當金屬零部件的工況中沒(méi)有拉應力存在時(shí)腐蝕裂紋發(fā)展很慢，并且在材料壽命期內不會(huì )發(fā)生開(kāi)裂；但是有一定的拉應力存在，并且達到一定的水平后，金屬零部件就會(huì )發(fā)生嚴重的應力腐蝕開(kāi)裂，并且這種開(kāi)裂是預先毫無(wú)征兆的、是脆性的，因此更容易導致災難性事故的發(fā)生。

在海水環(huán)境下316奧氏體不銹鋼、高強鋼以及鋁合金等金屬零部件都會(huì )存在一定的應力腐蝕現象。因此，對船舶關(guān)鍵部位的零部件進(jìn)行應力大小測量和應力性質(zhì)判定可以在一定程度上預防應力腐蝕開(kāi)裂的發(fā)生，為船舶系統零部件的安全可靠運行提供一定的數據支持。

船舶系統的應力腐蝕失效多發(fā)生在設備交付使用后，因此要求船舶系統零部件的應力測試是盡量無(wú)損的。其次，因為船舶系統中發(fā)生應力腐蝕失效的位置多位于船舶底艙附近，是海水易接觸的部位，所以船舶系統零部件的應力測試設備應具有輕便性。同時(shí)，應力腐蝕失效部位往往也存在較多的腐蝕產(chǎn)物，由腐蝕產(chǎn)物構成的不導電層對應力的測試也有一定程度的影響。

常見(jiàn)的應力測試方法

應力的存在與應力集中是導致船舶零部件發(fā)生應力腐蝕的必要因素。研究船舶系統關(guān)鍵零部件的應力分布及應力性質(zhì)可以在一定程度上對應力腐蝕的發(fā)生起到預防作用。對于有益的應力分布，可以進(jìn)行利用以提高零部件的力學(xué)性能；對于無(wú)益的應力分布，可以采取適當的措施來(lái)加以修正。因此，在船舶系統零部件中，對應力的分布情況及應力的性質(zhì)進(jìn)行系統的分析與研究，具有較大的工程應用價(jià)值，而應力測試則是實(shí)現該研究的必要手段。常用的應力測試表征方法有機械法、磁性法、超聲波法、壓痕法、X射線(xiàn)衍射法及數字圖像相關(guān)法。

1 機械法

機械法是通過(guò)機械打孔的手段對零部件進(jìn)行應力測試，機械法中測試應力的常用方法是鉆孔法。

鉆孔法由德國人MATHER在1934年Z先提出，并在1950年由SCETE發(fā)展完善，使其在工程應用中具有了較大的價(jià)值。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，美國材料試驗協(xié)會(huì )(ASTM)制定并頒布了鉆孔測量殘余應力的標準ASTM E837—2008 Standard Test Method for Determining Residual Stresses by Hole-drilling Strain-gauge Method。ASTM E837—2008內容合理、細致，具有可操作性，其將應力分為均布應力和非均布應力測試，將工件分為薄工件和厚工件進(jìn)行測試。國內修訂版的CB/T 3395—2013«殘余應力測試方法鉆孔應變釋放法»和GB/T 31310—2014«金屬材料殘余應力測定鉆孔應變法»均采用了ASTM E837—2008的部分內容，并且結合了國內設備和操作的具體情況，使得操作便捷、測量精確。

鉆孔法的基本原理是通過(guò)對零部件表面進(jìn)行鉆孔從而使其應力得到釋放，依據預先貼好的應變片來(lái)測量鉆孔前后的應變情況，運用相應的力學(xué)公式計算出對應的主應力值及主應力方向，從而確定出該位置的應力大小和應力性質(zhì)。鉆孔法具有測試精度較高、設備簡(jiǎn)單、易于現場(chǎng)操作、應力測試深度較深(1.5~2.0mm)、對零部件損傷程度小等特點(diǎn)，國內各船廠(chǎng)的焊接殘余應力大多采用鉆孔法進(jìn)行測試。但對于工程應用中的零部件，應盡量不采用鉆孔法進(jìn)行應力測試，因為鉆孔會(huì )對零部件的表面造成損壞，在一定程度上會(huì )改變材料表面的應力分布，導致材料力學(xué)性能發(fā)生改變。因此，該方法不適用于船舶系統零部件的應力測試。

2 磁性法

磁性法的基本原理是利用鐵磁性材料的磁致伸縮效應(即鐵磁性材料在應力的作用下其磁化狀態(tài)會(huì )發(fā)生變化)來(lái)測量應力，當材料在受力不大時(shí)，磁導率的相對變化量與應力成正比。磁性法通過(guò)測試金屬零部件內部的磁場(chǎng)變化情況來(lái)反映應力變化情況，常見(jiàn)的磁性法有金屬磁記憶法、巴克豪森噪聲法、磁應變法、磁聲發(fā)射法等。磁性法與其他應力測試表征方法相比，具有無(wú)輻射、無(wú)損害、測試速度快、深度大(可達數毫米)、攜帶方便等特點(diǎn)，可以在現場(chǎng)對工件進(jìn)行殘余應力測試。但是磁性法的局限性在于其只能應用于鐵磁材料，并且對材料的內部結構較敏感。因此，測試結果的準確性易受到影響，且每次測試都需事先標定。

有資料指出應力與磁導率的關(guān)系在應力小于300MPa時(shí)才近似于線(xiàn)形，這些都在一定程度上限制了磁性法在工業(yè)上的應用。船舶系統里大部分材料都要求是無(wú)磁性的，因此磁性法在船舶與海工領(lǐng)域的應用較少。

3 超聲波法

超聲波法可以無(wú)損地測量工件表面及內部的殘余應力，是無(wú)損測量方法中很有發(fā)展潛力的一種方法，該方法是基于OKADA于1940年提出應力引起的聲雙折射現象和1953年美國田納西大學(xué)HUGHE和KELLY提出的聲彈性理論而發(fā)展起來(lái)的。超聲波法的基本原理是零部件中的超聲波隨著(zhù)外界應力的分布變化而變化，據此建立起傳播速度與應力大小之間的關(guān)系曲線(xiàn)，從而計算出應力的大小與性質(zhì)。超聲波法中常用的是聲速法和頻譜法，聲速法是根據超聲波的彈性公式建立起的波速與應力之間的關(guān)系曲線(xiàn)，由超聲波速度的變化推算出應力的大小與性質(zhì)；頻譜法是根據傳播速度不同的兩束波發(fā)生干涉效應，從而推算出應力的大小與性質(zhì)。

超聲波法測試應力目前多采用GB/T 32073—2015«無(wú)損檢測殘余應力超聲臨界折射縱波檢測方法»，超聲波具有較好的方向性和較強的穿透性，超聲波法能夠無(wú)損地測試零件的表面應力和內部應力，并且測試的是應力傳播方向的平均值，同時(shí)超聲波法的設備輕便，可以實(shí)現現場(chǎng)檢測。但是該方法易受材料狀況(組織、織構等)、零部件性質(zhì)、工作環(huán)境等的影響，測試精度較低。因此，在工作環(huán)境復雜的船舶與海工領(lǐng)域，超聲波法測應力的應用相對較少。

4 壓痕法

壓痕法可分為適用于毫微米尺度和適用于納米尺度的壓痕法，其中納米壓痕法是由OLIVER等提出并發(fā)展起來(lái)的。該方法是基于接觸力學(xué)理論，根據加載前后的彈性模量的改變情況來(lái)推演應力的大小與性質(zhì)。

采用壓痕法來(lái)測試應力時(shí)可以利用沖擊力來(lái)形成壓痕，該方法與鉆孔法的測試原理相似，即在金屬零部件的表面貼上應變片，應變片中柵的方向與金屬零部件主應力的方向盡量保持一致，在應變片的交點(diǎn)中心位置沖擊出一個(gè)納米級別的壓痕，根據測量納米壓痕沖擊前后的應變情況和預先計算的常數，按照胡克定律即可計算出特定方向上的應力大小與性質(zhì)。國內已經(jīng)制訂了壓痕應變法標準GB/T 24179—2009«金屬材料殘余應力測定壓痕應變法»，表明該方法已可以在工程應用中進(jìn)行規范化的操作。

壓痕法測試零部件應力時(shí)基本上不損傷被測零部件，設備具有體積小、質(zhì)量輕、功能強、測試方便等特點(diǎn)，主要用于試驗室應力分析和現場(chǎng)焊接工件的殘余應力測試。但是該測試方法的誤差稍大，大于20~30MPa。同時(shí)，該測試方法主要適用于硬度小于50HRC的材料。由于納米壓痕法測試零部件應力時(shí)主要是在零部件表面0.3~0.6mm處，因此零部件表面車(chē)削和磨削加工引起的殘余應力對測試結果的影響較大。納米壓痕法可以對船舶系統的低應力承載零部件進(jìn)行應力測試與評價(jià)，但是對于高應力承載零部件，該方法的測試效果會(huì )相對較差。

5 X射線(xiàn)衍射法

X射線(xiàn)衍射法Z早由前蘇聯(lián)學(xué)者AKCEHOB在1929年研究提出，而后在1961年德國學(xué)者M(jìn)ACHERAUCH提出了X射線(xiàn)衍射法，至此X射線(xiàn)衍射法才引起各國學(xué)者的廣泛關(guān)注與深入研究。

在標準化測試表征方面，歐盟標準委員會(huì )(CEN)于2008年批準了新的X 射線(xiàn)衍射殘余應力測定標準EN 15305：2008 Non-destructive Testing Test Method for Residual Stress Analysis by X-ray Diffraction。同年，中國也頒布了GB/T 7704—2008«無(wú)損檢測X射線(xiàn)應力測定方法»，并且經(jīng)過(guò)不斷地更新，目前已經(jīng)頒布了GB/T 7704—2017«無(wú)損檢測X射線(xiàn)應力測定方法»。而ASTM也在2010年發(fā)布了X射線(xiàn)衍射殘余應力測定標準ASTM E915—2010 Standard Test Method for Verifying the Alignment of X-ray Diffraction Instrumentation for Residual Stress Measurement。

X射線(xiàn)衍射法的基本原理是X射線(xiàn)入射到物質(zhì)表面時(shí)會(huì )產(chǎn)生衍射現象，根據材料晶面間距的變化情況來(lái)反映零部件的應變情況，再通過(guò)彈性力學(xué)定律由應變計算出應力值。X射線(xiàn)衍射法是一種無(wú)損測定金屬零部件表面應力的方法。X射線(xiàn)應力測定的基本原理可以表述為：當一束波長(cháng)為λ的X射線(xiàn)照射到多晶體上時(shí)，會(huì )在一定的角度上接收到衍射峰，其中衍射晶面間距d和衍射角2θ之間應該滿(mǎn)足布拉格定律。當應力變化時(shí)就會(huì )引起晶體內部晶面間距d 發(fā)生變化，繼而衍射角2θ也隨之發(fā)生變化。所以根據衍射角2θ的變化即可利用彈性力學(xué)相關(guān)方程求出材料某一方向的應力大小和性質(zhì)。

應力的測試方法中以X射線(xiàn)衍射法的應用較為普遍，因為其理論推導嚴格成熟，測量結果準確可靠，并且在測量表面殘余應力時(shí)該方法完全是無(wú)損的。X射線(xiàn)衍射法可以測量應力沿層深的分布，測試光斑一般為?(1~5)mm，所測深度根據靶材和被測試材料的變化而有所不同。X射線(xiàn)衍射法的不足之處在于其只能測試晶粒均勻分布的材料，當被測試材料不能滿(mǎn)足X射線(xiàn)衍射方法中要求材料均勻連續、各向同性的假設時(shí)(如織構材料、粗晶材料等)，測試結果就會(huì )有較大的誤差。同時(shí)，如果存在材料表面沿深度方向存在較強的應力梯度、衍射峰重疊、衍射強度很低、衍射峰過(guò)分寬化等現象時(shí)，也會(huì )降低X射線(xiàn)衍射法測試結果的準確性。因此，X射線(xiàn)衍射法對于無(wú)織構、近似均勻連續的金屬零部件的應力測試結果準確，而對其他零部件的應力測試效果相對較差。

6 數字圖像相關(guān)法

數字圖像相關(guān)(DIC)法是一種利用計算機軟件處理采集到圖像，從而得到物體表面或者內部位移場(chǎng)與應變場(chǎng)的變化情況，DIC法是一種非接觸的、無(wú)損的應變測量方法，在復雜載荷、高濕、高溫等復雜環(huán)境下的應變測試方面具有很大的優(yōu)勢。DIC法Z早可以追溯到1982年由YAMAGUCHI和PETERS提出的測量變形物體表面位移和應變信息的非接觸式光學(xué)測量方法。

DIC法的基本原理是通過(guò)對試樣不同狀態(tài)下的圖像進(jìn)行對比和處理，關(guān)聯(lián)相機的各像素點(diǎn)狀態(tài)變化前后的灰度值改變。利用數學(xué)圖像處理技術(shù)得到各個(gè)預設子區的變化信息。DIC法的技術(shù)基礎是基于計算機對圖像的處理和數值的計算，根據光通量守恒原理，選擇相關(guān)性Z高的對應位置作為變形后的子區，從而得到高精度的應變信息。因此，在數字圖像相關(guān)技術(shù)中保證各個(gè)子區之間的高精度辨識是十分必要的。一般是通過(guò)對測試物體表面隨機分布的散斑進(jìn)行系統研究來(lái)提高辨識的準確率。對于本身就具有清晰紋理的零部件就無(wú)需進(jìn)行表面處理，而對于表面沒(méi)有紋理的材料則需要人工制作散斑場(chǎng)后再進(jìn)行測試。

三維的數字圖像相關(guān)技術(shù)Z早是在1993年由LUO等人提出的，其基本的構思是利用三維成像的原理將被測試樣表面變形前后的散斑點(diǎn)進(jìn)行標定和記錄，進(jìn)而得到零部件表面的三維形貌特征和應變信息。該方法的測試系統采用主體拍攝技術(shù)，使物體表面被測區域被聚焦在兩個(gè)CCD相機(采用電荷耦合器件為感光元件的相機)成像面的像素上，根據每個(gè)相機的成像參數(內部參數)和相機間的相互位置(外部參數)，則可計算出物體表面每個(gè)點(diǎn)的三維坐標變化，進(jìn)而計算出物體表面每一點(diǎn)上的應變張量，如圖1所示。

DIC法作為一種光學(xué)測量方法，與其他傳統的應力測試方法相比，具有較多的優(yōu)點(diǎn)。首先，DIC法進(jìn)行測試時(shí)與被測件無(wú)接觸，因而可以在眾多的復雜環(huán)境下應用；其次，該方法是完全的無(wú)損測試，不會(huì )對零部件造成任何的損傷和破壞。DIC法因為其獨特的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應用于多領(lǐng)域多種材料的應力性能測試中，但在應用過(guò)程中會(huì )出現測量精確性不確定、高溫試驗測量誤差大、大曲率物體可測面積有限等問(wèn)題。在船舶系統與海工領(lǐng)域，DIC法可以實(shí)現眾多工況下的應力測試與評價(jià)，是Z有應用前景的應力測試方法。

結束語(yǔ)

在船舶與海工領(lǐng)域，應力大小的測試和應力性質(zhì)的評價(jià)是船舶系統零部件安全可靠運行所必須的。常用的應力測試表征方法有機械法、磁性法、超聲波法、壓痕法、X射線(xiàn)衍射法及DIC法，各種測試評價(jià)方法在有效性、準確性和操作簡(jiǎn)便性等方面都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。機械法、壓痕法、X射線(xiàn)衍射法以及DIC法在船舶系統的實(shí)際工程應用中可以滿(mǎn)足不同情況下的測試需求，可以為船舶系統零部件的安全可靠運行提供一定的技術(shù)支持。特別是DIC法具有非接觸、無(wú)損、應用范圍廣、設備便攜等特點(diǎn)，已成為船舶系統零部件應力測試與評價(jià)的Z優(yōu)選擇。但是對DIC法在高溫、高濕腐蝕環(huán)境下的測量誤差大、大曲率零部件測試面積有限等問(wèn)題，還需要進(jìn)行深入研究與試驗驗證。

(摘自網(wǎng)絡(luò )，如有不妥，請告之處理)