專利名稱：一種能準(zhǔn)確測(cè)量高溫應(yīng)力應(yīng)變的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能準(zhǔn)確測(cè)量高溫應(yīng)力應(yīng)變的方法。
背景技術(shù)：
目前金屬材料在高溫下工作性能測(cè)量，大部分是按照--定規(guī)范加工成 標(biāo)準(zhǔn)試樣，在實(shí)驗(yàn)室的高溫爐里測(cè)試其性能。但是這些技術(shù)僅可用于實(shí)驗(yàn) 室基礎(chǔ)研究，不能在工業(yè)、航空領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，以解決構(gòu)件在高溫工 作下產(chǎn)生的裝配應(yīng)力。在高溫下進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量用得是電阻應(yīng)變片，高溫電 阻應(yīng)變片是由特殊金屬絲材料制成，隨著溫度上升，應(yīng)變片的電阻值也會(huì) 上升或下降，這就是熱輸出，每個(gè)高溫應(yīng)變片的熱輸出都不一致，差別很 大。而在廠家生產(chǎn)高溫應(yīng)變片時(shí)只標(biāo)明電阻值、靈敏系數(shù)，不標(biāo)明熱輸出 伹，所以導(dǎo)致測(cè)量誤差大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能準(zhǔn)確測(cè)量高溫應(yīng)力應(yīng)變的方法，它適用于 在高溫環(huán)境下，對(duì)構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，不僅能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出材料的高溫應(yīng)變， 而且根據(jù)被測(cè)應(yīng)變，能準(zhǔn)確將機(jī)械應(yīng)變和熱輸出值區(qū)分出來。.
本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，其方法歩驟為(1)高溫應(yīng)變片熱輸出的標(biāo) 定測(cè)量前將每個(gè)應(yīng)變片放在數(shù)控高溫爐內(nèi),由室溫升至其額定溫度后隨爐 冷卻,相同條件循環(huán)2-3次老化后，取出高溫應(yīng)變片焊上高溫導(dǎo)線與實(shí)測(cè)時(shí) 的靜態(tài)電阻應(yīng)變儀接成半橋，采用同一互補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償方法，由室溫逐 步升至額定溫度，記錄下每相隔lO^C時(shí)的熱輸出值并畫出曲線，相同條件連 測(cè)兩次，計(jì)算時(shí)取其平均值，在處理測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)必須計(jì)及相關(guān)應(yīng)變片的熱輸 出值。這一步是使應(yīng)變片的熱輸出值在高溫下趨于穩(wěn)定，經(jīng)過4-5次高溫老 化處理后，高溫應(yīng)變片熱輸出曲線重合性很好穩(wěn)定在接近的數(shù)值內(nèi)；(2) 將高溫應(yīng)變片點(diǎn)焊到高溫構(gòu)件表面；(3)升溫至額定溫度每隔2(TC記錄下 每片輸出的應(yīng)變值；(4)將各點(diǎn)不同溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)作修正，包括高溫導(dǎo) 線電阻修正、應(yīng)變片熱輸出修正和靈敏系數(shù)修正；(5)應(yīng)力計(jì)算將各點(diǎn) 修正后的應(yīng)變值代入公式計(jì)算出構(gòu)件產(chǎn)生的應(yīng)力。
本發(fā)明的技術(shù)效果它適用于在高溫環(huán)境下對(duì)構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，尤 其在發(fā)電廠的高溫高壓蒸汽管道，蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和噴汽發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫靜 動(dòng)態(tài)加載下工作的零部件，它不僅能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出材料的高溫應(yīng)變，而且根據(jù)
被測(cè)應(yīng)變能準(zhǔn)確將機(jī)械應(yīng)變和熱輸出值區(qū)分出來。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，其方法步驟為
(1)高溫應(yīng)變片熱輸出的標(biāo)定，每個(gè)高溫應(yīng)變片都有不同的熱輸出值，
測(cè)試前必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定，而被測(cè)物體的應(yīng)變也是通過專測(cè)應(yīng)變的儀器
一--靜態(tài)電阻應(yīng)變儀顯示出來，因此，必須將應(yīng)變片的熱輸出值和被測(cè)物體
應(yīng)變值區(qū)分出來，以求得精確的機(jī)械應(yīng)變值。具體操作如下測(cè)量前將毎個(gè)
應(yīng)變片放在數(shù)控高溫爐內(nèi),由室溫升至其額定溫度后隨爐冷卻,相同條件循
環(huán)2-3次老化后，取出高溫應(yīng)變片焊上高溫導(dǎo)線與實(shí)測(cè)時(shí)的靜態(tài)電阻應(yīng)變儀
接成半橋，采用同一互補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償方法，由室溫逐步升至額定溫度,記
錄下每相隔ioQc時(shí)的熱輸出值并畫出曲線，相同條件連測(cè)兩次，計(jì)算時(shí)取其
平均值，在處理測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)必須計(jì)及相關(guān)應(yīng)變片的熱輸出值。這一步是使
應(yīng)變片的熱輸出值在高溫下趨于穩(wěn)定，經(jīng)過4-5次高溫老化處理后，高溫應(yīng)變片熱輸出曲線重合性很好穩(wěn)定在接近的數(shù)值內(nèi)。
(2) 將高溫應(yīng)變片點(diǎn)焊到高溫構(gòu)件表面。
(3) 升溫至額定溫度每隔2(TC記錄下每片輸出的應(yīng)變值。
(4) 將各點(diǎn)不同溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)作修正，包括高溫導(dǎo)線電阻修正，應(yīng) 變片熱輸出修正和靈敏系數(shù)修正。
高溫導(dǎo)線電阻修正
電阻應(yīng)變片的阻值假設(shè)為140 ,由于測(cè)量的需要連接了 1.5米長(zhǎng)的高溫 導(dǎo)線，使每個(gè)應(yīng)變片的阻值增加了 8-10 ,其修正系數(shù)為4 □ -!^^，修正后
的應(yīng)變值為^^""7。，。。為應(yīng)變讀數(shù)。 應(yīng)變片熱輸出修正
熱輸出是高溫應(yīng)變片的一項(xiàng)重要指標(biāo),各應(yīng)變片熱輸出值之間有一定的
分散度,修『公式為。(2)=。(|)\(^\。())，式中A和、分別是同一溫度工 作片和補(bǔ)償片的熱輸出值。 靈敏系數(shù)修正
由于電阻應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)是設(shè)定后不可變,其數(shù)值假設(shè)為500QC 時(shí),K-2.47,而高溫應(yīng)變片的靈敏系數(shù)一般隨溫度上升而下降，為此需作修正
4 □^^，式中&是計(jì)算溫度靈敏系數(shù),實(shí)際應(yīng)變值為。(3rw4)。
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(5) 應(yīng)力計(jì)算，將各點(diǎn)修正后的應(yīng)變值代入公式計(jì)算出構(gòu)件產(chǎn)生的應(yīng)力。
經(jīng)修正后的實(shí)際應(yīng)變^(3)分別代入物理方程計(jì)算應(yīng)力,^主應(yīng)力方向己 知時(shí),即應(yīng)變、力x 。2=。y Yxy=0相應(yīng)的最大主應(yīng)力為-max □ :^b-(乙;L! 最小主應(yīng)力為<formula>complex formula see original document page 6</formula>片方向與主應(yīng)力方向夾角為0°
當(dāng)兩個(gè)主應(yīng)力方向未知時(shí),即工7。代表橫向(徑向)，Z-4。代表軸向，^代表 45"斜向，主應(yīng)力和方向分別是
最大主應(yīng)力為- ，<formula>complex formula see original document page 6</formula>
最小主應(yīng)力為<formula>complex formula see original document page 6</formula>
方向?yàn)閠g2V =2，"。)式中V是最大主應(yīng)力V賜x與。o之間的夾角,<formula>complex formula see original document page 6</formula>
逆時(shí)針方向?yàn)檎?，順時(shí)針方向?yàn)樨?fù)。計(jì)算中各溫度時(shí)的E,和p ,査表可得到。
權(quán)利要求
1、一種能準(zhǔn)確測(cè)量高溫應(yīng)力應(yīng)變的方法，其方法步驟為(1)高溫應(yīng)變片熱輸出的標(biāo)定測(cè)量前將每個(gè)應(yīng)變片放在數(shù)控高溫爐內(nèi)，由室溫升至其額定溫度后隨爐冷卻，相同條件循環(huán)2-3次老化后，取出高溫應(yīng)變片焊上高溫導(dǎo)線與實(shí)測(cè)時(shí)的靜態(tài)電阻應(yīng)變儀接成半橋，采用同一互補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償方法，由室溫逐步升至額定溫度，記錄下每相隔10℃時(shí)的熱輸出值并畫出曲線，相同條件連測(cè)兩次，計(jì)算時(shí)取其平均值，在處理測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)必須計(jì)及相關(guān)應(yīng)變片的熱輸出值。這一步是使應(yīng)變片的熱輸出值在高溫下趨于穩(wěn)定，經(jīng)過4-5次高溫老化處理后，高溫應(yīng)變片熱輸出曲線重合性很好穩(wěn)定在接近的數(shù)值內(nèi)；(2)將高溫應(yīng)變片點(diǎn)焊到高溫構(gòu)件表面；(3)升溫至額定溫度每隔20℃記錄下每片輸出的應(yīng)變值；(4)將各點(diǎn)不同溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)作修正，包括高溫導(dǎo)線電阻修正、應(yīng)變片熱輸出修正和靈敏系數(shù)修正；(5)應(yīng)力計(jì)算將各點(diǎn)修正后的應(yīng)變值代入公式計(jì)算出構(gòu)件產(chǎn)生的應(yīng)力。
全文摘要
一種能準(zhǔn)確測(cè)量高溫應(yīng)力應(yīng)變的方法，其方法步驟為(1)高溫應(yīng)變片熱輸出的標(biāo)定；(2)將高溫應(yīng)變片點(diǎn)焊到高溫構(gòu)件表面；(3)升溫至額定溫度每隔20℃記錄下每片輸出的應(yīng)變值；(4)將各點(diǎn)不同溫度下應(yīng)變數(shù)據(jù)作修正；(5)應(yīng)力計(jì)算。本發(fā)明的技術(shù)效果它適用于在高溫環(huán)境下對(duì)構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，尤其在發(fā)電廠的高溫高壓蒸汽管道，蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和噴汽發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫靜動(dòng)態(tài)加載下工作的零部件，它不僅能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出材料的高溫應(yīng)變，而且根據(jù)被測(cè)應(yīng)變能準(zhǔn)確將機(jī)械應(yīng)變和熱輸出值區(qū)分出來。
文檔編號(hào)G01L1/22GK101206148SQ20071016899
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者劉榮慶, 向東德, 張育遠(yuǎn), 楊加明 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)