簡(jiǎn)析鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應(yīng)力的檢測(cè)方法及特點(diǎn)

石東亞

摘 要：在鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件當(dāng)中，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，而應(yīng)力則是非常關(guān)的參數(shù)依據(jù)，為了可以對(duì)實(shí)際工作應(yīng)力進(jìn)行判斷和驗(yàn)證，就需采用對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法加以檢測(cè)，并關(guān)注應(yīng)力檢測(cè)的特點(diǎn)，來提高構(gòu)件工作的穩(wěn)定性。本文就對(duì)鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應(yīng)力的檢測(cè)方法及特點(diǎn)進(jìn)行分析，供參考。

關(guān)鍵詞：鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件;工作應(yīng)力;檢測(cè)方法;特點(diǎn)

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

1.鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應(yīng)力的特點(diǎn)

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

2.鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應(yīng)力的檢測(cè)方法

2.1有損應(yīng)力檢測(cè)方法

有損應(yīng)力檢測(cè)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(yīng)力檢測(cè)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(cè)對(duì)象，需要先將構(gòu)件的測(cè)試部位表面清理干凈，將電阻應(yīng)應(yīng)變器安裝上去，對(duì)應(yīng)力的數(shù)量進(jìn)行提取。然后，和應(yīng)變器相對(duì)的另一邊消磨鋼筋使用卡尺量，把削磨之后的鋼筋應(yīng)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(yīng)變花粘貼在檢測(cè)部位上，之后再使用專業(yè)的工具在應(yīng)變花核心處打上一個(gè)小孔，在打小孔時(shí)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(yīng)力可以得到一定的釋放。[2]在完成這一步驟后，再測(cè)試應(yīng)變花的應(yīng)力變化來確定構(gòu)件的應(yīng)力大小。和削磨面積法相比較，小孔法的檢測(cè)精準(zhǔn)度更高一些，但由于該方法是有損應(yīng)力檢測(cè)方法中的一種，所以并不能夠?qū)崿F(xiàn)有效的在線測(cè)試。

2.2無損應(yīng)力檢測(cè)方法

首先在電阻應(yīng)變器測(cè)檢測(cè)方法的使用上。這種方法在所有的無損應(yīng)力檢測(cè)法中使用是最頻繁的一種，該方的檢測(cè)原理就是使用電阻應(yīng)變器對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行檢測(cè)，從而根據(jù)應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系來確定構(gòu)件的表面應(yīng)力狀態(tài)。在實(shí)際的檢測(cè)中，工作人員需要將電阻應(yīng)變器安裝在構(gòu)件表面，當(dāng)構(gòu)件出現(xiàn)變形情況時(shí)，應(yīng)變器的電阻就會(huì)發(fā)生對(duì)應(yīng)的變化，工作人員再通過變換和計(jì)算電阻從而來獲得對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值。[3]這種方法有著許多的優(yōu)勢(shì)，其不但測(cè)量精準(zhǔn)度極高，還有著很好的適用性，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和數(shù)字化的有機(jī)結(jié)合。但其唯一的弊端就是應(yīng)變器只可以安裝在構(gòu)件的一個(gè)表面上，無法同時(shí)測(cè)量多個(gè)構(gòu)件表面應(yīng)力。其次，在x射線法的使用上，該方法的檢測(cè)原理就是通過x射線對(duì)鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行穿透，從而獲取其應(yīng)力信息。X射線法可以無損的檢測(cè)出結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的應(yīng)力以及殘留的應(yīng)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(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于會(huì)受到很多外部因素的影響，比如，材料的結(jié)構(gòu)等，導(dǎo)致在檢測(cè)時(shí)所需的設(shè)備比較復(fù)雜，也不便于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。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(cè)應(yīng)力大小。超聲波法有著檢測(cè)所需時(shí)間較短和儀器輕便易帶等優(yōu)點(diǎn)，也可以對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力大小加以檢測(cè)。[4]然而，這種方法和x射線法相同，就是其在檢測(cè)過程中的影響因素比較多，并且，檢測(cè)設(shè)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(shí)，除了這些方法之外，無損應(yīng)力檢測(cè)方法還包含了光彈性檢測(cè)法。這種方法有著雙折射效應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型，可以將模型放在偏正振場(chǎng)當(dāng)中，在給模型施加荷載或壓力的時(shí)候，就可以看到干涉圖發(fā)生對(duì)應(yīng)的變化。工作人員通過對(duì)干涉條紋進(jìn)行計(jì)算，從而來獲取鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件施壓情況下的應(yīng)力數(shù)據(jù)。采用光彈性法對(duì)應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，可以對(duì)幾何形狀和荷載條件等工況比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)力進(jìn)行分析，尤其是一些應(yīng)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(diǎn)，其缺點(diǎn)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(yàn)當(dāng)中使用，當(dāng)材料發(fā)生變化時(shí)就顯得無能為力。

2.3磁力耦合應(yīng)力檢測(cè)法

磁力耦合應(yīng)力檢測(cè)法最初出現(xiàn)在1950年，是一種新的無損檢測(cè)方法，其包含了巴克豪森效應(yīng)應(yīng)力檢測(cè)法和磁彈性檢測(cè)方法等。首先，在前一種方法的檢測(cè)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(yùn)動(dòng)，具體的檢測(cè)方法也非常簡(jiǎn)單。在1960年之后，電子測(cè)量技術(shù)得到了快速的發(fā)展與研發(fā)，使得在該檢測(cè)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(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的巴克毫豪森跳躍行為，但又因?yàn)槭艿搅舜胖律炜s作用的影響，使得在鋼鐵材料內(nèi)部會(huì)形成一定的應(yīng)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(xué)者將其稱之為聲巴克豪森效應(yīng)。當(dāng)在使用巴克豪森效應(yīng)技術(shù)對(duì)構(gòu)件應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通常需要對(duì)材料的應(yīng)力方向進(jìn)行檢測(cè)，并將磁彈性降低到最小化，而當(dāng)處于壓力作用下的時(shí)候，為了可以將磁彈性加以削弱，則需要將構(gòu)件當(dāng)中的應(yīng)力方向成九十度的疇不斷擴(kuò)大，以此來削弱磁化信號(hào)。除此之外，在磁彈性檢測(cè)方法的使用上，主要是通過對(duì)鋼鐵材料的磁彈性效應(yīng)來進(jìn)行檢測(cè)的，這也是屬于無損技術(shù)中的一種。通過機(jī)械的作用鋼鐵材料的導(dǎo)磁性會(huì)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(yīng)力大小以及應(yīng)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(yīng)力檢測(cè)中，主要包含了有損應(yīng)力檢測(cè)方法、無損應(yīng)力檢測(cè)方法和磁力耦合應(yīng)力檢測(cè)法。其中，有損應(yīng)力檢測(cè)方法又涵蓋了削磨面積法和小孔法;無損應(yīng)力檢測(cè)方法包含了電阻應(yīng)變器測(cè)檢測(cè)法、x射線法、超聲波法、光彈性檢測(cè)法等;磁力耦合應(yīng)力檢測(cè)法包含了巴克豪森效應(yīng)應(yīng)力檢測(cè)法和磁彈性檢測(cè)方法等，給鋼鐵材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作應(yīng)力檢測(cè)工作提供了有利條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]林茂松，潘平，余曉紅，朱永明.預(yù)制構(gòu)件用鋼鐵渣粉混凝土配合比試驗(yàn)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(yīng)力檢測(cè)基本理論及應(yīng)用技術(shù)研究[D].西安建筑科技大學(xué)，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(yīng)力的檢測(cè)方法及特點(diǎn)[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(shè)計(jì)與裝修，2000（05）：60-65.

[5]張志遠(yuǎn).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）