简析钢铁材料结构构件工作应力的检测方法及特点

石东亚

摘 要：在钢铁材料结构构件当中，在工作时会产生一定的应力，而应力则是非常关的参数依据，为了可以对实际工作应力进行判断和验证，就需采用对应的检测方法加以检测，并关注应力检测的特点，来提高构件工作的稳定性。本文就对钢铁材料结构构件工作应力的检测方法及特点进行分析，供参考。

关键词：钢铁材料结构构件;工作应力;检测方法;特点

引言：钢铁材料结构构件工作应力的检测方法使用比较多的是有损检测方法和无损检测方法两种。有损检测方法主要包含了小孔法和削磨面积法两种。而无损检测方法则包含了x射线检测法和超声波检测法等多种方法。在具体的检测方法上，还需根据构件的实际情况来选择，才能达到最好的检测效果，给钢铁材料结构构件的稳定工作奠定基础。

1.钢铁材料结构构件工作应力的特点

在对钢铁材料结构构件工作应力进行检测时，由于其还存在一定残留的应力，所以在检测时需对此产生重视。目前，并不可以使用以往的方法来直接检测其工作应力，反而需要通过检测材料的参数变化间接的获得应力数值以及应力方向信息。对于钢铁材料结构构件工作应力检测方法而言，要有针对性的进行选择，确保方法选择的合理性、科学性及适用性，才能更好的达到检测目的。[1]

2.钢铁材料结构构件工作应力的检测方法

2.1有损应力检测方法

有损应力检测方法主要包括了削磨面积法和小孔法。首先在削磨面积法的使用上，钢铁材料结构构件应力检测可以直接使用这种方法。在使用该方法的过程中，一般把构件受力量最大的部分作为检测对象，需要先将构件的测试部位表面清理干净，将电阻应应变器安装上去，对应力的数量进行提取。然后，和应变器相对的另一边消磨钢筋使用卡尺量，把削磨之后的钢筋应力变化情况记录下来。在小孔法的使用上，工作人员需要先把应变花粘贴在检测部位上，之后再使用专业的工具在应变花核心处打上一个小孔，在打小孔时需注意的是，小孔的直径和深度都在两毫米左右，从而让最开始的应力可以得到一定的释放。[2]在完成这一步骤后，再测试应变花的应力变化来确定构件的应力大小。和削磨面积法相比较，小孔法的检测精准度更高一些，但由于该方法是有损应力检测方法中的一种，所以并不能够实现有效的在线测试。

2.2无损应力检测方法

首先在电阻应变器测检测方法的使用上。这种方法在所有的无损应力检测法中使用是最频繁的一种，该方的检测原理就是使用电阻应变器对构件表面进行检测，从而根据应力和应变的关系来确定构件的表面应力状态。在实际的检测中，工作人员需要将电阻应变器安装在构件表面，当构件出现变形情况时，应变器的电阻就会发生对应的变化，工作人员再通过变换和计算电阻从而来获得对应的应力值。[3]这种方法有着许多的优势，其不但测量精准度极高，还有着很好的适用性，可以实现自动化和数字化的有机结合。但其唯一的弊端就是应变器只可以安装在构件的一个表面上，无法同时测量多个构件表面应力。其次，在x射线法的使用上，该方法的检测原理就是通过x射线对钢铁材料结构构件进行穿透，从而获取其应力信息。X射线法可以无损的检测出结构构件中的应力以及残留的应力值，比较适合在一些厚度比较薄的构件中使用。在使用x射线法进行检测时，由于会受到很多外部因素的影响，比如，材料的结构等，导致在检测时所需的设备比较复杂，也不便于现场检测。另外，超声波法也是使用比较广泛的一种，该方法主要是通过超声波在构件中的传播速度来检测应力大小。超声波法有着检测所需时间较短和仪器轻便易带等优点，也可以对结构构件内部的应力大小加以检测。[4]然而，这种方法和x射线法相同，就是其在检测过程中的影响因素比较多，并且，检测设备和钢铁材料结构构件之间的耦合也是影响因素。与此同时，除了这些方法之外，无损应力检测方法还包含了光弹性检测法。这种方法有着双折射效应的结构模型，可以将模型放在偏正振场当中，在给模型施加荷载或压力的时候，就可以看到干涉图发生对应的变化。工作人员通过对干涉条纹进行计算，从而来获取钢铁材料结构构件施压情况下的应力数据。采用光弹性法对应力进行检测，可以对几何形状和荷载条件等工况比较复杂的结构构件应力进行分析，尤其是一些应力集中在局部区域或三维构件内部等类型的钢铁材料结构构件中最为适用。但是光弹性法也有缺点，其缺点就是使用途径比较单一，只适合在光弹性材料制作而成的模型试验当中使用，当材料发生变化时就显得无能为力。

2.3磁力耦合应力检测法

磁力耦合应力检测法最初出现在1950年，是一种新的无损检测方法，其包含了巴克豪森效应应力检测法和磁弹性检测方法等。首先，在前一种方法的检测上，该方法的早期研究都是集中在物理过程研究上，而目的则在于阐述磁畴运动，具体的检测方法也非常简单。在1960年之后，电子测量技术得到了快速的发展与研发，使得在该检测方法的研究上也更为深入。[5]由于钢铁材料的磁畴不可逆运动会产生一定的巴克毫豪森跳跃行为，但又因为受到了磁致伸缩作用的影响，使得在钢铁材料内部会形成一定的应力波，也被称之为磁声发射。磁声发射的频率在超声波的范畴之类，由于磁声发射和巴克豪森跳跃有着密切联系，所以在后来的研究中，也有学者将其称之为声巴克豪森效应。当在使用巴克豪森效应技术对构件应力进行检测时，通常需要对材料的应力方向进行检测，并将磁弹性降低到最小化，而当处于压力作用下的时候，为了可以将磁弹性加以削弱，則需要将构件当中的应力方向成九十度的畴不断扩大，以此来削弱磁化信号。除此之外，在磁弹性检测方法的使用上，主要是通过对钢铁材料的磁弹性效应来进行检测的，这也是属于无损技术中的一种。通过机械的作用钢铁材料的导磁性会发生一定的改变，而这种变化则可以帮助工作人员确定构件的原始应力大小以及应力方向等信息。

结束语：在钢铁材料结构构件工作应力检测中，主要包含了有损应力检测方法、无损应力检测方法和磁力耦合应力检测法。其中，有损应力检测方法又涵盖了削磨面积法和小孔法;无损应力检测方法包含了电阻应变器测检测法、x射线法、超声波法、光弹性检测法等;磁力耦合应力检测法包含了巴克豪森效应应力检测法和磁弹性检测方法等，给钢铁材料结构构件工作应力检测工作提供了有利条件。

参考文献：

[1]林茂松，潘平，余晓红，朱永明.预制构件用钢铁渣粉混凝土配合比试验研究[J].混凝土与水泥制品，2016（02）：73-76.

[2]王威. 钢结构磁力耦合应力检测基本理论及应用技术研究[D].西安建筑科技大学，2005.

[3]王威，王社良，苏三庆，徐金兰.钢铁材料结构构件工作应力的检测方法及特点[J].钢结构，2004（05）：43-46.

[4]王静.日本现代空间与材料表现之三——从结构支撑到结构表现的钢铁材料[J].室内设计与装修，2000（05）：60-65.

[5]张志远.钢结构表面防腐新技术——热喷涂锌、铝涂层技术[J].工业建筑，2000（01）：78-79.

（马鞍山钢铁股份有限公司   243000）