锻件盲孔法做应力检测 GB/T 31310-2014标准

盲孔法残余应力检测详解

盲孔法（Blind Hole Drilling Method）是一种常用的半破坏性残余应力测量技术，通过在材料表面钻一个小孔，利用应变释放原理计算残余应力分布。以下是其关键要点：

1. 基本原理

• 应变释放理论：钻孔后，孔周材料应力释放，产生局部应变变化，通过测量应变变化反推原始残余应力。

• 适用材料：金属（钢、铝等）、复合材料、涂层（需考虑厚度限制）。

• 标准依据：

• ASTM E837（国际通用标准）

• GB/T 31310-2014（中国国标，金属材料残余应力测定 钻孔应变法）

2. 测试步骤

(1) 准备工作

• 表面处理：打磨、抛光被测区域（确保应变片粘贴质量）。

• 粘贴应变花：在钻孔中心位置粘贴三向应变花（0°、45°、90°方向）。

(2) 钻孔操作

• 钻孔设备：专用应力钻孔仪（如RESTAN自动钻孔系统）。

• 钻孔参数：

• 孔径：通常1.0~2.0 mm（依据应变花尺寸）

• 孔深：≈1.0~1.2倍孔径（避免穿透工件）

• 转速：低速（避免引入新热应力）。

(3) 数据采集

• 钻孔前后记录应变值（ε₁、ε₂、ε₃），通过应变仪实时监测。

(4) 应力计算

• 根据弹性力学公式计算主应力（σ₁、σ₂）和方向角（θ）：

  1,2=2(1+3±(1−3)2+(22−1−3)2)σ1,2=2E(Aϵ1+ϵ3±B(ϵ1−ϵ3)2+(2ϵ2−ϵ1−ϵ3)2)

• E：材料弹性模量

• ,A,B：校准系数（与孔径、应变花几何相关）。

3. 关键影响因素

• 钻孔精度：孔位偏差、孔深不均会导致误差。

• 材料各向异性：非均质材料需特殊校准。

• 应变片粘贴质量：胶层厚度、固化程度影响信号稳定性。

• 温度补偿：环境温度变化需实时修正。

4. 优缺点

5. 应用场景

• 焊接结构：评估焊缝残余应力分布。

• 机械加工：检测车削、磨削后的应力集中区。

• 增材制造：分析3D打印件的层间应力。

6. 注意事项

• 校准验证：使用已知应力试样（如四点弯曲梁）校准设备。

• 安全孔距：多次测量时，相邻孔间距需≥3倍孔径。

• 数据修正：若材料塑性较强，需引入修正系数。

7. 替代方法对比