航空鋁合金壁板殘余應力測試試驗

隨著鋁合金在航空航天領(lǐng)域的廣泛應用，焊接鋁合金的需求也越來越大。然而，焊接過程中產(chǎn)生的殘余應力是一個不容忽視的問題。殘余應力是指焊接完成后，材料內(nèi)部產(chǎn)生的應力，它是由于焊接熱循環(huán)產(chǎn)生的溫度變化和材料本身的熱膨脹系數(shù)不匹配引起的，這種應力如果如不及時處理，將對鋁合金構(gòu)件的性能產(chǎn)生不良影響，甚至危機安全。因此，航空鋁合金工件內(nèi)部殘余應力的測試和分析成為了不可或缺的重要工作。

目前，殘余應力測試方法主要由盲孔法、環(huán)芯法、磁測法、x射線。盲孔法因其操作簡單、適用范圍廣、測量結(jié)果準確等優(yōu)點，在航空航天行業(yè)廣泛應用。本文主要是采用盲孔法對航空鋁合金壁板進行殘余應力測試，分析其應力分布情況。

殘余應力測試儀器介紹

試驗儀器采用南京聚航科技有限公司的JHMK多點殘余應力測量系統(tǒng)，是由JHYC靜態(tài)應變儀和JHZK鉆孔裝置組成，多點測量效率高，實時顯示應力應變數(shù)值，實時錄屏錄像功能，自動實時生成應力應變釋放曲線，測量曲線和視頻回放功能，自動生成分布曲線和三維分布圖，一鍵生成測量報告。

試驗依據(jù)：《GBT?31310-2014?金屬材料 殘余應力測定 鉆孔應變法》

殘余應力測試方案

測點位置選?。簯儨y試點的選取原則應遵循以下幾點：1.理論計算的高應力區(qū)和實際發(fā)生開裂的部位；2.進一步優(yōu)化設(shè)計關(guān)注的部位。根據(jù)上述原則，在鋁合金壁板上共選取18個測點，全部采用三軸應變花。

應變片粘貼及連接：對各測點位置進行打磨清潔，粘貼應變片和接線端子。

線纜連接：完成貼片后，將應變片接入JHYC靜態(tài)應變儀主機，并查看數(shù)據(jù)。

鉆孔支架放置：確認數(shù)據(jù)穩(wěn)定正常后，將支架放置于測點位置，對好中心后調(diào)節(jié)鉆孔深度。

開始測量：測量前調(diào)零，待數(shù)值穩(wěn)定后開始記錄，然后鉆孔，鉆完孔后等待殘余應力釋放完成，穩(wěn)定后停止數(shù)據(jù)采集。

測試結(jié)果及分析

所有測點一一測量完成后，在軟件中使用高級分析進行多點殘余應力分析，然后一鍵導出報告。測量結(jié)果如下：

從表上數(shù)據(jù)可以看出，18個測點中，B2、B3的殘余應力值較大，分別為125.7MPa和128.4MPa，鋁合金的屈服強度是310MPa，殘余應力的大小要超過屈服的1/3，因此這兩個測點需要重點關(guān)注，但整體的殘余應力水平仍在安全范圍內(nèi)。

結(jié)論

從以上實驗可驗證，JHMK多點殘余應力測量系統(tǒng)可用于航空鋁合金工件的殘余應力測試，測試方法簡單，操作方便，軟件功能豐富，結(jié)果準確，以后可用于航空鋁合金工件安全受力分析。