兩種應力應變檢測方法的探究

『壹』 地應力測試的三種方法

地應力測試的三種方法：應力解除法、應力恢復法和水壓致裂法3種。

地應力測量方法是測量地應力的方法包括：構造地質研究;地震、火山調查;瓦斯突出及岩爆調查;采坑、井巷、鑽孔等變形情況調查;應力礦物、岩組方面的測試與研究;地形變測量;地球物理測量(地震法、超聲波法、形變電阻法、放射法);鑽孔測量(應力解除法、鑽孔崩落橢圓形法;鑽孔擾動應力測量);弧石測量等。

它是地質力學研究的重要內容之一,通過測量發現,最大主應力的方向幾乎都是接近水平的。

『貳』 應力與應變怎麼求

應變=應力/彈性模。

根據軸力圖，得到響應軸處受力大小。這個軸力除以該處軸截面積，即是應力大小。應力大小是判斷材料是否塑形變形的依據。目前多數都會依賴軟體進行計算機分析。

①應力是單位面積上的作用力；

②應力不僅與岩石內部的受力情況有關，還與切面方向n的選擇有關。設O點在給定的直角坐標系中坐標為（x1，x2，x3），用σij（i＝1，2，3）表示法線為i方向切面上j方向的應力，我們將得到九個量。

應力狀態

和應變狀態應變圓，也稱應變莫爾圓，是分析應變狀態的圖解法，其原理與應力圓類似，但應變圓的縱坐標為負剪應變的一半，橫坐標為線應變。在已知一點處的線應變、與剪應變時，即可作出應變圓，從而求得該點處主應變與的大小及其方向。在實驗分析的測試中常用各種形狀的應變花測量（見材料力學實驗）一點處三個方向的應變。

以上內容參考：網路-應力狀態和應變狀態

『叄』 如何使用感測器測應力應變

最簡單的應變感測器就是電阻應變片，直接貼裝在被測物體表面就可以，應力的話是通過標定轉換應變來的。應變測量的方法很多，光纖，振弦等都可以的。
應力應變就是應力與應變的統稱。應力定義為"單位面積上所承受的附加內力"。物體受力產生變形時，體內各點處變形程度一般並不相同。用以描述一點處變形的程度的力學量是該點的應變。
感測器測量原理是光學三角法：
半導體激光器被鏡片聚焦到被測物體。反射光被鏡片收集，投射到CMOS陣列上；信號處理器通過三角函數計算陣列上的光點位置得到距物體的距離。

根據感測器工作原理，可分為物理感測器和化學感測器二大類：
一、感測器工作原理的分類物理感測器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。
二、化學感測器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的感測器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。
現在越來越受到工業控制青睞的激光感測器發展迅猛，激光感測器不僅應用廣泛，更主要的是利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現無接觸遠距離測量。激光感測器常用於長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用於探傷和大氣污染物的監測等。
ZLDS10X系列品牌激光位移感測器具有數字化集成一體化結構，0.01%高解析度，0.1%高線性度，9.4KHz高響應、IP67防護等級和可同步等高性能。工作溫度范圍寬，特別適用於工業環境高精度應用。

『肆』 應力的測試方法 測應力的作用

解決應力的困擾，也講究「望聞問切」，首先明確應力的來源：焊接還是鑄造還是其他；再者應力帶來了什麼問題，變形還是開裂；工件在服役中所處的工況是怎樣的；工件的應力應該控制在什麼水平下才是合適的；最後，經過一定的措施之後，應力是否得到消減又要怎麼評價？這諸多問題，需要專業提供應力解決方案的企業來進行處理才能保證應力的分析及處理效果。華雲應力測試儀有無損及微損兩種應力檢測方式：無損檢測主要是SCM21應力檢測儀，它通過測定的磁導率來計算殘余應力的大小和方向，特別適合不允許做破壞性檢測的產品使用；微損檢測方式主要是指盲孔法應力檢測設備，是一種攜帶型、應力檢測精度高、效率高的儀器。

『伍』 應力應變測試常用的方法有哪些

盲孔法、磁測法，動態應力應變檢測儀。
盲孔法是目前應用較為御檔廣范的一種高精度的應力檢測方法，比如華雲HK21A和HK21B,無論是實驗室中使鎮梁亂用，還是現場施工，盲孔法都能准確測量應力的大小，從而推進實驗進程或者進行工藝改進。該方法為有損檢測。
無損檢測可採用磁測法。適用於對應力值檢測比較嚴苛，精密工件或高價值工件不允許做破壞性檢測的情況。比如科研、軍工渣薯航天等行業。

『陸』 其他地應力測量方法

（1）扁千斤頂法

扁千斤頂又稱「壓力枕」，由兩塊薄鋼板沿周邊焊接在一起而成，在周邊處有一個油壓出口和一個出氣閥，見圖1-15。

圖1-15 扁千斤頂應力測量示意圖

扁千斤頂的測量原理基於岩石為完全線彈性的假設。具體做法是：在待測區安裝兩個測量柱，並用微米表測量兩柱之間的距離，再挖一個垂直於測量柱連線的扁槽，其形狀參數與扁千斤頂一致，同時記錄下由於扁槽開挖造成的應力釋放而引起的測量柱間距離的變化，而後將扁千斤頂完全塞入槽內，再用電動或手動液壓泵向其加壓，由於壓力的增加，兩測量柱的距離亦增加。當兩測量柱之間的距離恢復到扁槽開挖前的大小時，停止加壓，記錄下此時扁千斤頂中壓力，該壓力稱為「平衡壓力」，等於扁槽開挖前表面岩體中垂直於扁千斤頂方向，即平行於二測量柱連線方向的應力。由此可以看出，扁千斤頂法測量地應力是一維的，而且應用范圍也受到限制，現已被淘汰。

（2）剛性包體應力計法

此法是20世紀50年代繼扁千斤頂法之後應用較為廣泛的一種岩體應力測量方法。

理論分析表明，在一個無限體中的剛性包體，當周圍岩體中的應力發生變化時，在剛性包體中會產生一個均勻分布的應力場，該應力場的大小和岩體中的應力變化之間存在一定的比例關系。假設在岩體中的x方向有一個應力變化σ_x，那麼在剛性包體中的x方向會產生應力σ′_x，並且有下式存在：

油氣藏現今地應力場評價方法及應用

式中：E、E′——分別為岩體和剛性包體的彈性模量；μ、μ′——分別為岩體和剛性包體的泊松比。

從（1-26）式可以看出，當E′/E＞5時，σ′_x/σ_x值將趨向於一個常數1.5，即當剛性包體的彈性模量超過岩體的彈性模量5倍之後，在岩體中任何方位的應力變化將在包體中相同方位引起1.5倍的應力。因此，只要測量出剛性包體中的應力變化就可知道岩體中的應力變化。根據剛性包體中壓力測試原理的不同，剛性包體應力計可分為（表1⁃1）：

表1-1 剛性包體應力計表

由於剛性包體應力計具有很高的穩定性，因而可用於對現場應力變化進行長期監測。然而此法通常只能測量垂直於鑽孔平面的單向或雙向應力變化情況，而不能用於測量原岩應力，而且除鋼弦應力計外，其他各種剛性包體應力計的靈敏度均較低，故已淘汰。

在鑽孔孔壁應變測量法所採用的應變計目前有兩種：①一般的鑽孔三向應變計，它是把測量元件電阻絲應變片直接貼在鑽孔岩壁上，這種應變計測量精度高，但操作復雜，對被測岩體完整性要求高，因而測量成功率低。②我國學者劉允芳等人研製的利用環氧樹脂技術製成的空心包體式鑽孔三向應變計測量的成功率較高，已被廣泛使用。

（3）應力解除法

圖1-16 應力解除法測量地應力示意圖

此法是最早被採用的實地地應力測量方法。盡管在技術細節上有很多變化，但基本原理是一致的，即先鑽一大孔，孔徑一般為130mm，沿大孔軸線在孔底鑽一個小孔，孔徑一般為36mm，把應變測量裝置下入小孔中，再把塞有應變測量裝置的大孔孔底套出（圖1-16），卸掉孔心的圍限壓力，測量卸載過程中孔心應變，就可以計算出三向主應力值和主應力方向。

實際中，由於技術細節的不同，還有很多應力解除法，上面的是套孔應力解除法，對應的還有局部應力解除法，包括切槽解除法、鑽孔全息干涉測量法、平行鑽孔法、中心鑽孔法、鑽孔延伸法等。

（4）鬆弛應變測量法

微分應變曲線分析法

此法是由斯特里克蘭（F.G.Strickland）、雷恩（N.K.Ren）和J.C.羅吉爾斯等人在20世紀80年代初首先提出。該法基於這樣的假設：即一個從地下取出的岩心，由於解除了應力，將會隨著岩石的膨脹而出現微裂隙，裂隙的分布和原岩應力的方向有關，裂隙的數量和強度與原岩應力大小成正比。在試驗中可作出微分應變曲線圖（圖1-17）。

在對加壓試驗中描繪出的12條應力-應變曲線進行微分分析，由於每一曲線均包含兩個（或兩個以上）線性段，兩個線性段的斜率明顯不同，兩個線性段之間有一個過渡段，由此可獲得在單位壓力下的裂隙閉合應變率，即ε′，如圖1-17。由12個方向的裂隙閉合應變率可求得三個主裂隙應變的方向，它們對應著三個主應力的方向。主應力的大小可由瞬時關閉壓力值來確定。

圖1-17 微分應變曲線分析圖

（據蔡美峰等，1995）

非彈性應變恢復法

此法的原理早在1969年即由沃伊特（B.Voight）提出，後來圖菲爾（L.W.Tueful）等人作了重大發展。

非彈性應變恢復法在某種程度上是應力解除法的延伸。沃伊特等人認為由應力解除引起的岩心的變形由兩部分組成：一是彈性部分，它是在應力解除的瞬間完成的；二是非彈性部分，它要經過一個相當長的時間才能完成。非彈性恢復應變與總的恢復應變成正比，主非彈性恢復應變的方向與原岩主應力方向一致。同時，如果岩石是均質和線粘性的，且其泊松比已知，並不隨時間而變化，而且自重是一個主應力，那麼由測得的主非彈性恢復應變的大小即可計算出原岩應力的大小。

『柒』 應力，應變怎麼測試

主要的測試方法有電測法、光纖光柵法、振弦式應變測量等 。
一般是指在建構築物施工過程中，如鋼結構安裝、卸載、改造、加固，混凝土澆築等過程，採用監測儀器對受力結構的應力變化進行監測的技術手段，在監測值接近控制值時發出報警，用來保證施工的安全性，也可用於檢查施工過程是否合理。
★靜態應力應變測試目的
a) 獲得結構或構件的應力應變分布規律及應力集
中狀況；
b) 檢驗結構或構件的強度儲備；
c) 驗證結構或構件設計的合理性。
★動態應力應變測試目的
a) 確定動態應變隨時間變化的規律，並對其進行
頻譜分析，根據統計特性研究結構或構件強度、
剛度；
b) 驗證結構或構件設計的合理性。
根據以往經驗來分析我們目前應力測試涉及到以下領域：
1、寶鋼150m3N2球罐 水壓試驗應力測試。
2、挖掘機重要構件的應力測試。
3、屋面板載入狀態下的應力測試。
4、緊密計量泵合攏時的受力測試。
5、某重工業廠房頂升糾偏過程中的安全監測。

『捌』 實驗應力分析的實驗方法

實驗應力分析方法目前已有電學的、光學的、聲學的以及其他方法。 有電阻、電容、電感等多種方法，而以電阻應變計測量技術應用較為普遍，效果較好。
①電阻應變計法
電阻應變計是一種能將構件上的尺寸變化轉換成電阻變化的變換器，一般由敏感柵、引線、粘結劑、基底和蓋層構成。將它安裝在構件表面。構件受載荷作用後，表面產生微小變形，敏感柵隨之變形，致使應變計產生電阻變化，其變化率和應變計所在處構件的應變成正比 。測出電阻變化，即可按公式算出該處構件表面的應變，並算出相應的應力。依敏感柵材料不同，電阻應變計分金屬電阻應變計和半導體應變計兩大類。另外還有薄膜應變計、壓電場效應應變計和各種不同用途的應變計，如溫度自補償應變計、大應變計、應力計、測量殘余應力的應變化等。
②電容應變計法
電容應變計是一種能將構件上的尺寸變化轉換成電容變化的變換器。試件變形時，兩電容極片間距隨之變動，引起電容變化。測出電容變化率，按公式可算出試件的應變 。電容 應 變計有弓形 、平板式和桿式等類型，多用於發電廠的管道、設備或核能設備的長期高溫應變測量，監視裂紋的形成和發展，以及對航空航天構件材料進行高溫性能測試等。 此法發展較快，方式較多，逐漸形成光測力學。經典的光彈性實驗技術已從二維、三維模型實驗（如光彈性法、光彈性應力凍結法）發展成為能用於工業現場測量的光彈性貼片法，用來解決扭轉和軸對稱問題的光彈性散光法，研究應力波傳播和熱應力的動態光彈性法和熱光彈性法，進行彈-塑性應力分析的光塑性法 ， 以及研究復合材料力學的正交異性光彈性法 。除了上述 經典方法外 ，還有雲紋法、雲紋干涉法、全息干涉法、散斑干涉法、全息光彈性法、焦散線法等。此外還有80年代發展起來的光纖感測技術和數字圖像處理技術等。
①光彈性法
運用光學原理研究彈性力學問題的一種實驗應力分析方法。某些各向同性透明的非晶體高分子材料受載荷作用時，呈現光學各向異性，使一束垂直入射偏振光沿材料中的兩主應力方向分解成振動方向互相垂直、傳播速度不同的兩束平面偏振光；卸載後，又恢復光學各向同性。這就是所謂的暫時雙折射效應。用具有這種效應的透明塑料按一定比例製成零構件模型，置於偏振光場中，施加一定的載荷，模型上便產生干涉條紋。通過計算，就能確定模型受載時各部位的應力大小和方向。此法對應力集中區和三維內部應力問題的求解特別有效。
②雲紋法
通過測定雲紋並對其進行分析以確定試件的位移場或應變場的一種實驗分析法。其原理是，當柵板和柵片重疊時，因柵片牢固地粘貼在試件表面而隨之變形，遂使柵板和柵片上的柵線因幾何干涉而產生條紋即雲紋。可通過雲紋測定物體表面的等高線，以及板殼的撓度分布等。
③雲紋干涉法
幾何雲紋法與光學干涉法相結合的一種實驗分析法。將高密度衍射光柵精確復制在物體表面，並用激光束照射該光柵，便可通過光柵衍射波干涉形成的條紋圖，獲得物體表面的變形信息 。此法靈敏 度高 ，條紋對比度好；能進行全場分析，實時觀測，量程幾乎不受限制。
④全息干涉法
利用全息照相獲得物體變形前後的光波波陣面相互干涉所形成的干涉條紋圖進行物體變形分析的一種方法。全息照相是一種不用透鏡而能記錄和再現被攝物體的三維圖像的照相方法。它能把來自物體的光波波陣面的振幅和相位信息以干涉條紋形式記錄下來，又能在需要時再現出來，以觀察到物體的三維圖像。全息干涉法的主要內容是研究條紋圖的形成、條紋的定位以及對條紋圖的解釋。對於具有漫反射表面的不透明物體，條紋圖表示物體沿觀察方向的等位移線；對於透明的光彈性模型（如有機玻璃），則表示模型中主應力之和等於常數的等和線。常用的全息干涉法有雙曝光法、即時法和均時法。
⑤散斑干涉法
精確檢測物體表面各點位移的光學測試法。激光照射在漫反射物體表面時，由反射光波干涉形成的散斑隨物體變形或位移而變化。採用適當裝置，通過雙曝光法把變形前後的散斑記錄在一張全息底片上，經顯影定影後便可獲得存儲物體表面各點位移信息的散斑圖。用激光照射散斑圖，就顯出散斑干涉條紋。在進行光學傅里葉變換信息處理後，便可分析出位移信息。
⑥焦散線法
利用焦散線測量應變（或應力）奇異場力學參數的一種光學實驗法。當一束光垂直照射在一塊受載的帶有邊緣裂紋透明薄板試件的局部高應變場區域時，由於域內各處厚度的變化十分懸殊，使透過的光線發生強烈偏折和匯聚，在試件與像屏間的空間形成一個明亮的曲面，稱為焦散面。若用一個半透明屏幕切割此焦散面，就可看到一條明亮的曲線，即焦散線。通過光學和力學分析，可將焦散線的幾何參數與奇異場的力學參數間的關系建立起來，從而通過測量焦散線的幾何形狀，可求出有關的力學量。
⑦光纖感測技術
用光纖作「傳」和「感」的元件，當光通過光纖時，光的某一特性（如光強、相位、波長、偏振等）受到被測物理量的影響而發生變化，利用這一變化即可測得諸如聲壓、電場、磁場、位移、加速度、應變、溫度等。光纖感測器的獨特優點是：光纖是一種絕緣介質，不受電磁干擾，能耐高溫高壓，能在腐蝕和易燃、易爆等惡劣環境下工作；光纖靈敏度高，能探射極弱的信號和微小的信號變化；可做成便於應用的任何形狀；光纖作為傳輸介質，損耗低 ，可作遠距離遙測和遙控；能構成對各種物理量（如聲、電 、磁、溫度、轉動等）微擾敏感的器件。因此，光纖感測器在感測器領域內佔有重要地位。
⑧數字圖像處理技術
利用電子計算機對圖像信息進行採集、處理和分析的圖像信息處理技術。在實驗力學領域內，主要用來分析處理光測力學中光彈性法、雲紋干涉法、全息干涉法、散斑干涉法等的光學干涉條紋信息，獲取全面而有效的實驗數據，實現光測力學的圖像信息採集自動化和數據分析程序化。 有聲彈性法、聲發射技術和聲全息法等。
①聲彈性法
利用超聲剪切波的雙折射效應測量應力的一種方法。超聲波在有應力的介質中傳播時，其剪切波沿兩主應力方向發生偏振，兩偏振波以不同速度傳播。實驗和理論分析得到應力-光學定律 ： 沿主應力方向的兩個超聲剪切波的速度差與兩主應力差成正比。該比例系數稱聲彈性系數，與材料的彈性常數有關。用此法可測量非透明材料的內部應力，並可測量焊接件的殘余應力。
②聲發射技術
構件在受力過程中產生變形或裂紋時 ，以彈性波形式釋放出應變能的現象稱為聲發射；利用接收的聲發射信號，對構件進行動態無損檢測的技術稱為聲發射技術。此技術可用來檢測裂紋和研究腐蝕斷裂過程，以及監視構件的疲勞裂紋擴展等；還可用來評價構件的完整性，判斷結構的危險程度。
③聲全息法
20世紀60年代發展起來的成像技術。其原理和全息照相相同，即利用波的干涉原理記錄物波的振幅和相位，並利用衍射原理再現物體的像。它的不同處是用超聲波代替光波。此法的成像解析度高，用於無損檢驗，可顯示試件內部缺陷的形狀和大小。 常見的有脆性塗層法、X射線應力測定法、比擬法等。
①脆性塗層法
把特殊的塗料噴塗在工程構件表面，以確定主應力方向和估計主應力大小的一種全場實驗方法。塗料噴塗到構件表面後，經過處理，就在構件表面結成脆性層。當此構件由於載入而產生的應變在某點達到一定的臨界值時，該點塗層就出現一條與主應力方向垂直的裂紋。連接同一載荷下所有裂紋的端點，其連線上各點是有相等的應力值，稱為等應力線。通過逐級載入，可得幾乎遍布整個塗層表面的裂紋圖和對應於不同載荷的等應力線，從而可直接觀察到構件表面各處主應力大小和方向的分布狀況。此法主要用來測出最大應力區和主應力方向，作為電阻應變計測量技術的輔助方法。
②X射線應力測定法
利用X射線穿透金屬晶格時發生衍射的原理，測量衍射角的變化並通過布拉格公式確定晶格的變化，從而算出金屬構件表面應力的一種實驗方法。此法可無損地測量構件中的應力或殘余應力，特別適於測量薄層和裂紋尖端的應力分布，是檢驗產品質量，研究材料強度，選用較佳工藝的一種重要手段。
③比擬法
根據兩種物理現象之間的比擬關系，通過一種物理現象的觀測試驗，研究另一種物理現象的方法。如果兩種物理現象中存在以形式相同的 數 學方程 描 述的物理量，它們之間便存在比擬關系，就可用一種較易測試的物理現象模擬另一種難以測試的物理現象，從而使試驗工作大為簡化。在實驗應力分析領域中，常用的有薄膜比擬、電比擬、電阻網路比擬、沙堆比擬。