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发表于 2023-10-11 14:40
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来自: 中国安徽合肥
中子应力扫描(Neutron stress scanning)是一种基于中子衍射原理、可测量材料与大型工程部件内部三维应力分布的无损检测技术。另外,配合容易加载试样环境条件设备的优势,该技术也可用于原位研究材料在服役条件下多尺度(微观、介观及宏观)应力分布及其演化规律。欧洲经济合作组织的一份技术报告指出, 中子应力分析与中子小角散射技术对于工程领域而言具有非常必要的价值。
中子衍射测应力的基本原理与X 射线衍射法类似。当波长为λ的中子束通过晶体材料样品时,对应晶面间距d0在满足布拉格关系 (l = 2d0sinq0)的位置即出现衍射峰。常波长模式下,不同类型内应力引起相应衍射峰不同的峰形变化(偏移或宽化)。典型地,第I类内应力(也称宏观应力)作用导致晶面间距的变化(Δd),从而引起相应衍射峰的峰位偏移(Δq)。因此,可以根据衍射峰角度的变化可确定弹性应变值。在飞行时间模式下,布拉格角q保持不变,此时根据波长变化确定应变。根据测得的应变,基于一定的假设用广义胡克定律进一步计算相应的应力项。
中子应力扫描的技术优势主要来自于中子探针对大多数材料的无损深穿透性。因此,可满足工程部件整体测试的要求,适合测试大体积形状不规则材料或构件的三维应力分布。以测量对象高强度Al合金为例,已有工作基于中子应力分析技术测试了其内部残余应力分布,测量深度达到约20(长)、7(宽)、5(高) cm。另外,中子衍射可提供近立方的规范体积(有利于复杂外型构件的测试并提供三维应力信息)、合适且可调的空间分辨(mm量级),从而可较系统、准确地测得残余应力分布,并适合用于检验有限元计算结果。相较而言,采用同步辐射X射线时,规范体积为狭长菱形(类似钻石),不利于测试复杂外型构件,也不易实现整套应力组元(三维)测试。
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