构件中残余应力的测量研究

钢结构中的残余应力是由构件在生产和制作过程中产生的塑性变形引起的。在型材热轧以后的冷却过程中，在焊接、气割以及之后的冷却过程中，在冷成型校直的制作过程中，都会产生这类塑性变形，从而不可避免地导致残余应力的存在，所以钢结构中存在着残余应力是一种普遍现象，且根据其形状、形成机理反映出残余应力具有的基本力学特性：残余应力是一种自相平衡的力系。沿构件轴线方向截面的纵向残余应力分布和大小与一系列因素，诸如截面的形状和尺寸、钢和钢板的轧制、焊接工艺和材料性能等都影响残余应力的分布。

无论是何种残余应力，均是构件内部存在着的一种自相平衡的力系，测量其大小和分布规律的总体思想是一致的，即采用分离或破坏构件等手段使残余应力释放出来，进行测量。常用的方法是切条法，它包括机械切条法和电化学腐蚀切条法。

对于热轧钢和钢板焊缝组合的构件中的残余应力测定，往往采用机械切条法（或手工割锯）。具体步骤是：从被测的构件中取出一定长度的测试试件，将试件沿纵向划分成若干条，在每个条上事先量好标距或贴上电阻应变片。然后，采用机械切割或手工割锯方法把试件切成小条，量测标距的变化或读取电阻应变仪的读数，求出相应的应变和应力。*后将每个条的应力在图上连接起来，就得到了该次测量的残余应力的大小及分布情况。再根据多组测量结果分析确定出横截面上纵向残余应力的分布情况和大小。

国内外学者对热轧钢和焊接组合构件中的热残余应力进行了比较多的试验研究。如欧洲钢结构协会对Ｉ型、Ｈ型、圆管和方管等截面共进行了1067根的柱子屈曲试验，测试了残余应力大小；美国Sawyer做了21根简支梁的试验；英国Dibley做了3条热轧高强度工字钢梁的纯弯曲试验：日本做了36条焊接工字梁的试验；国内对残余应力的研究虽是起步较晚，但也做了大量研究工作，如铁道科学研究院做过9根焊接Ｈ型压杆试验。经过大量试验研究和统计分析发现，对于普通钢结构，只要壁厚不太大，可以认为残余应力沿壁厚方向是均匀分布的。

对于冷成型薄壁构件而言，如仍采用机械切条法来测量冷成型残余应力，则存在着以下缺陷：用机械或手工割据成的条，由于残余应力的释放而弯曲，无法采用量测标距变化的方法来测取：采用机械切割方法时，需要将试件夹紧，然而夹力的大小无法掌握。若用力过大，将会造成试件*变形，直接影晌测量结果的可*性；干扰性大，采用机械切割方法时，由于试件壁薄，会使试件产生振动和热量，直接影响到电阻应变仪数据的读取。所以采用机械切条的方法来测量冷成型残余应力的大小，存在着测量方法上无法逾越的困难和障碍，需要从方法上加以改进才行。

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