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鋼軌在軋制、矯直、處理等工藝過程中，都會(huì)產(chǎn)生宏觀殘余應(yīng)力。該殘余應(yīng)力對(duì)鋼軌的機(jī)械性能和其他一些方面都有很大的影響。為此，我們要對(duì)鋼軌進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試。經(jīng)雙方商討研究后，決定采用切割殘余應(yīng)力測(cè)試方法。

殘余應(yīng)力測(cè)試儀器

選用聚航科技生產(chǎn)的JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀，應(yīng)變片電阻值選取120±0.25Ω，靈敏系數(shù)2.19。

殘余應(yīng)力測(cè)試方法過程

取試樣全長(zhǎng)1米，在其中間0.5米處劃線。用砂輪、砂紙去除劃線的貼應(yīng)變片處的銹蝕層，打磨達(dá)到貼應(yīng)變片的光潔度要求。然后劃線，定位應(yīng)變片。用膠水將應(yīng)變片粘貼好后，用405硅橡膠密封應(yīng)變片，而后干燥24小時(shí)，再焊接測(cè)量屏蔽線。電阻應(yīng)變儀和應(yīng)變片連接好后，應(yīng)變儀凋零。然后，在貼應(yīng)變片處切取30mm厚的樣塊，切下后立即接測(cè)量線，一小時(shí)后開始測(cè)量各點(diǎn)的應(yīng)變值，然后連續(xù)測(cè)量20多小時(shí)。

鋼軌表面存在縱橫方向，因橫向殘余應(yīng)力很小，我們忽略不計(jì)。所以σ_縱=Eε_縱。釋放殘余應(yīng)變與原鋼軌總殘留的應(yīng)變方向相反，故鋼軌實(shí)際殘余應(yīng)力σ=-Eε，E=2.058*10⁵N/mm².

測(cè)試數(shù)據(jù)分析及討論

從測(cè)試得到的數(shù)據(jù)來看，殘余應(yīng)力測(cè)試是成功的。這里主要討論釋放應(yīng)變時(shí)效問題。切割2-3小時(shí)，測(cè)量應(yīng)變大部分基本穩(wěn)定，切割后3小時(shí)與7.5小時(shí)，測(cè)量應(yīng)變相差為0-30με，只有3個(gè)點(diǎn)差值為30με，其余均很小或沒有變化。相應(yīng)應(yīng)力相差（0-5.9）N/mm²，其應(yīng)變相對(duì)誤差（0.6-6.4）%之間。絕大多數(shù)點(diǎn)釋放應(yīng)變，隨時(shí)間延長(zhǎng)是上升的趨勢(shì)，有的點(diǎn)應(yīng)變釋放，隨時(shí)間延長(zhǎng)有升有降，只有四個(gè)點(diǎn)應(yīng)變一直是降的趨勢(shì)，且是負(fù)應(yīng)變。

我們認(rèn)為，這些現(xiàn)象的原因是多種的。鋼軌斷面形狀不規(guī)則，斷面殘余應(yīng)力分布既沒有規(guī)律性，也不均勻。我們測(cè)的是表面殘余應(yīng)力，而表面殘余應(yīng)力的釋放，是受心部殘余應(yīng)力和表面其他各點(diǎn)殘余應(yīng)力釋放的影響的，因?yàn)檎麄€(gè)斷面是連續(xù)的彈性體。

結(jié)論

采用切割殘余應(yīng)力測(cè)試方法檢測(cè)形狀不規(guī)則鋼體表面的殘余應(yīng)力是可行的。我們建議測(cè)該種狀況鋼軌的殘余應(yīng)力，在切割后2-3小時(shí)即可。這時(shí)才是鋼軌斷面表面各點(diǎn)的真實(shí)殘余應(yīng)力。