簡析鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應力的檢測方法及特點

石東亞

摘 要：在鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件當中，在工作時會產(chǎn)生一定的應力，而應力則是非常關的參數(shù)依據(jù)，為了可以對實際工作應力進行判斷和驗證，就需采用對應的檢測方法加以檢測，并關注應力檢測的特點，來提高構(gòu)件工作的穩(wěn)定性。本文就對鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應力的檢測方法及特點進行分析，供參考。

關鍵詞：鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件;工作應力;檢測方法;特點

引言：鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應力的檢測方法使用比較多的是有損檢測方法和無損檢測方法兩種。有損檢測方法主要包含了小孔法和削磨面積法兩種。而無損檢測方法則包含了x射線檢測法和超聲波檢測法等多種方法。在具體的檢測方法上，還需根據(jù)構(gòu)件的實際情況來選擇，才能達到最好的檢測效果，給鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定工作奠定基礎。

1.鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應力的特點

在對鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應力進行檢測時，由于其還存在一定殘留的應力，所以在檢測時需對此產(chǎn)生重視。目前，并不可以使用以往的方法來直接檢測其工作應力，反而需要通過檢測材料的參數(shù)變化間接的獲得應力數(shù)值以及應力方向信息。對于鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應力檢測方法而言，要有針對性的進行選擇，確保方法選擇的合理性、科學性及適用性，才能更好的達到檢測目的。[1]

2.鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應力的檢測方法

2.1有損應力檢測方法

有損應力檢測方法主要包括了削磨面積法和小孔法。首先在削磨面積法的使用上，鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件應力檢測可以直接使用這種方法。在使用該方法的過程中，一般把構(gòu)件受力量最大的部分作為檢測對象，需要先將構(gòu)件的測試部位表面清理干凈，將電阻應應變器安裝上去，對應力的數(shù)量進行提取。然后，和應變器相對的另一邊消磨鋼筋使用卡尺量，把削磨之后的鋼筋應力變化情況記錄下來。在小孔法的使用上，工作人員需要先把應變花粘貼在檢測部位上，之后再使用專業(yè)的工具在應變花核心處打上一個小孔，在打小孔時需注意的是，小孔的直徑和深度都在兩毫米左右，從而讓最開始的應力可以得到一定的釋放。[2]在完成這一步驟后，再測試應變花的應力變化來確定構(gòu)件的應力大小。和削磨面積法相比較，小孔法的檢測精準度更高一些，但由于該方法是有損應力檢測方法中的一種，所以并不能夠?qū)崿F(xiàn)有效的在線測試。

2.2無損應力檢測方法

首先在電阻應變器測檢測方法的使用上。這種方法在所有的無損應力檢測法中使用是最頻繁的一種，該方的檢測原理就是使用電阻應變器對構(gòu)件表面進行檢測，從而根據(jù)應力和應變的關系來確定構(gòu)件的表面應力狀態(tài)。在實際的檢測中，工作人員需要將電阻應變器安裝在構(gòu)件表面，當構(gòu)件出現(xiàn)變形情況時，應變器的電阻就會發(fā)生對應的變化，工作人員再通過變換和計算電阻從而來獲得對應的應力值。[3]這種方法有著許多的優(yōu)勢，其不但測量精準度極高，還有著很好的適用性，可以實現(xiàn)自動化和數(shù)字化的有機結(jié)合。但其唯一的弊端就是應變器只可以安裝在構(gòu)件的一個表面上，無法同時測量多個構(gòu)件表面應力。其次，在x射線法的使用上，該方法的檢測原理就是通過x射線對鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行穿透，從而獲取其應力信息。X射線法可以無損的檢測出結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的應力以及殘留的應力值，比較適合在一些厚度比較薄的構(gòu)件中使用。在使用x射線法進行檢測時，由于會受到很多外部因素的影響，比如，材料的結(jié)構(gòu)等，導致在檢測時所需的設備比較復雜，也不便于現(xiàn)場檢測。另外，超聲波法也是使用比較廣泛的一種，該方法主要是通過超聲波在構(gòu)件中的傳播速度來檢測應力大小。超聲波法有著檢測所需時間較短和儀器輕便易帶等優(yōu)點，也可以對結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部的應力大小加以檢測。[4]然而，這種方法和x射線法相同，就是其在檢測過程中的影響因素比較多，并且，檢測設備和鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的耦合也是影響因素。與此同時，除了這些方法之外，無損應力檢測方法還包含了光彈性檢測法。這種方法有著雙折射效應的結(jié)構(gòu)模型，可以將模型放在偏正振場當中，在給模型施加荷載或壓力的時候，就可以看到干涉圖發(fā)生對應的變化。工作人員通過對干涉條紋進行計算，從而來獲取鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件施壓情況下的應力數(shù)據(jù)。采用光彈性法對應力進行檢測，可以對幾何形狀和荷載條件等工況比較復雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應力進行分析，尤其是一些應力集中在局部區(qū)域或三維構(gòu)件內(nèi)部等類型的鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件中最為適用。但是光彈性法也有缺點，其缺點就是使用途徑比較單一，只適合在光彈性材料制作而成的模型試驗當中使用，當材料發(fā)生變化時就顯得無能為力。

2.3磁力耦合應力檢測法

磁力耦合應力檢測法最初出現(xiàn)在1950年，是一種新的無損檢測方法，其包含了巴克豪森效應應力檢測法和磁彈性檢測方法等。首先，在前一種方法的檢測上，該方法的早期研究都是集中在物理過程研究上，而目的則在于闡述磁疇運動，具體的檢測方法也非常簡單。在1960年之后，電子測量技術(shù)得到了快速的發(fā)展與研發(fā)，使得在該檢測方法的研究上也更為深入。[5]由于鋼鐵材料的磁疇不可逆運動會產(chǎn)生一定的巴克毫豪森跳躍行為，但又因為受到了磁致伸縮作用的影響，使得在鋼鐵材料內(nèi)部會形成一定的應力波，也被稱之為磁聲發(fā)射。磁聲發(fā)射的頻率在超聲波的范疇之類，由于磁聲發(fā)射和巴克豪森跳躍有著密切聯(lián)系，所以在后來的研究中，也有學者將其稱之為聲巴克豪森效應。當在使用巴克豪森效應技術(shù)對構(gòu)件應力進行檢測時，通常需要對材料的應力方向進行檢測，并將磁彈性降低到最小化，而當處于壓力作用下的時候，為了可以將磁彈性加以削弱，則需要將構(gòu)件當中的應力方向成九十度的疇不斷擴大，以此來削弱磁化信號。除此之外，在磁彈性檢測方法的使用上，主要是通過對鋼鐵材料的磁彈性效應來進行檢測的，這也是屬于無損技術(shù)中的一種。通過機械的作用鋼鐵材料的導磁性會發(fā)生一定的改變，而這種變化則可以幫助工作人員確定構(gòu)件的原始應力大小以及應力方向等信息。

結(jié)束語：在鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應力檢測中，主要包含了有損應力檢測方法、無損應力檢測方法和磁力耦合應力檢測法。其中，有損應力檢測方法又涵蓋了削磨面積法和小孔法;無損應力檢測方法包含了電阻應變器測檢測法、x射線法、超聲波法、光彈性檢測法等;磁力耦合應力檢測法包含了巴克豪森效應應力檢測法和磁彈性檢測方法等，給鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應力檢測工作提供了有利條件。

參考文獻：

[1]林茂松，潘平，余曉紅，朱永明.預制構(gòu)件用鋼鐵渣粉混凝土配合比試驗研究[J].混凝土與水泥制品，2016（02）：73-76.

[2]王威. 鋼結(jié)構(gòu)磁力耦合應力檢測基本理論及應用技術(shù)研究[D].西安建筑科技大學，2005.

[3]王威，王社良，蘇三慶，徐金蘭.鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應力的檢測方法及特點[J].鋼結(jié)構(gòu)，2004（05）：43-46.

[4]王靜.日本現(xiàn)代空間與材料表現(xiàn)之三——從結(jié)構(gòu)支撐到結(jié)構(gòu)表現(xiàn)的鋼鐵材料[J].室內(nèi)設計與裝修，2000（05）：60-65.

[5]張志遠.鋼結(jié)構(gòu)表面防腐新技術(shù)——熱噴涂鋅、鋁涂層技術(shù)[J].工業(yè)建筑，2000（01）：78-79.

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司 ? 243000）