应力开裂检测方法

Ⅰ 耐应力开裂用四氯化碳溶液怎么测试

只有彻底消除焊接残余应力，才能彻底防止焊接变形和开裂，这样的话会大大增加材料的抗应力腐蚀的能力，目前彻底消除焊接残余应力的方法是豪克能时效！

Ⅱ 塑料内应力为何形成 怎么检测和解决

塑料内应力是指在塑料熔融加工过程中由于受到大分子链的取向和冷却收缩等因素而产生的一种内在应力。内应力的本质为大分子链在熔融加工过程中形成的不平衡构象，这种不平衡构象在冷却固化时不能立刻恢复到与环境条件相适应的平衡构象，这种不均衡构象的实质为一种可逆的高弹形变，而冻结的高弹形变平时以位能情势储存在塑料制品中，在合适的条件下，这种被迫的不稳定的构象将向自在的稳固的构象转化，位能改变为动能而开释。当大分子链间的作用力和相互缠结力蒙受不住这种动能时，内应力平衡即受到破坏，塑料制品就会产生应力开裂及翘曲变形等现象。塑料内应力产生的起因(1)取向内应力取向内应力是塑料熔体在流动充模和保压补料过程中，大分子链沿流动方向排列定向构象被冻结而产生的一种内应力。取向应力产生的详细过程为：近流道壁的熔体因冷却速度快而造成外层熔体粘度增高，从一而使熔体在型腔核心层流速远高于表层流速，导致熔体内部层与层之间受到剪切应力作用，产生沿流动方向的取向。取向的大分子链解冻在塑料制品内也就象征着其中存在未松弛的可逆高弹形变，所以说取向应力就是大分子链从取向构象力求过渡到无取向构象的内力。用热处理的方式，可降低或排除塑料制品内的取向应力。塑料制品的取向内应力分布为从制品的表层到内层越来越小，并呈抛物线变化。(2)冷却内应力冷却内应力是塑料制品在熔融加工过程中因冷却定型时收缩不均匀而产生的一种内应力。尤其是对厚壁塑料制品，塑料制品的外层首先冷却凝固收缩，其内层可能仍是热熔体，这徉芯层就会限度表层的收缩，导致芯层处于压应力状况，而表层处于拉应力状态。塑料制品冷却内应力的分布为从制品的表层到内层越来越大，并也呈抛物线变更.。另外，带金属嵌件的塑料制品，因为金属与塑料的热胀系数相差较大，容易形成收缩不一平匀的内应力。除上述两种重要内应力外,还有以下多少种内应力：对结晶塑料制品而言，其制品内部各部位的结晶构造跟结晶度不同也会发生内应力。另外还有构型内应.力及脱模内应力等，只是其内应力听占比重都很小。影响塑料内应力产生的因素(1)分子链的刚性分子链刚性越大，熔体粘度越高，聚合物分子链运动性差，因而对于产生的可逆高弹形变恢复性差，易产生残余内应力口例如，一些分子链中含有苯环的聚合物，如PC、PPO、PPS等，其相应制品的内应力偏大。(2)分子链的极性一分子链的极性越大，分子间相互吸引的作用力越大，从而使分子间互相挪动艰苦增大，恢复可逆弹性形变的程度减小，导致残余内应力大。例如，一些分子链中含有羰基、酯基、睛基等极性基团的塑料种类，其相应制品的内应力较大。(3)代替基团的位阻效应大分子侧基取代基团的体积越大，则妨害大分子链自由活动导致残余内应力加大。例如，聚苯乙烯取代基团的苯基体积较大，因而聚苯乙烯制品的内应力较大。几种常见聚合物的内应力大小次序如下:PPO>PSF>PC>ABS>PA6>PP>HDPE如何降低与分散塑料内应力(1)原料配方设计①选取分子量大、分子量分布窄的树脂聚合物分子量越大，大分子链间作用力和缠结程度增添，其制品抗应力开裂能力较强；聚合物分子量分布越宽，其中低分子量成分越大，轻易首先造成微观撕裂，造成应力集中，便制品开裂。②选取杂质含量低的树脂聚合物内的杂质等于应力的集中体，又会降低塑料的原有强度，应将杂质含量减少到最低程度。③共混改性易出现应力开裂的树脂与适宜的其它树脂共混，可降低内应力的存在程度。例如，在PC中混入适量PS，PS呈近似珠粒状分散于PC连续相中，可使内应力沿球面分散缓解并禁止裂纹扩大，从而达到降低内应力的目的。再如，在PC中混入适量PE,PE球粒外沿可形成关闭的空化区，也可适当降低内应力。④加强改性用增强纤维进行增强改性，可以降低制品的内应力,这是因为纤维缠结了良多大分子链，从而提高耐应力开裂能力。例如，30%GFPC的耐应力开裂能力比纯PC提高6倍之多。⑤成核改性在结晶性塑料中参加相宜的成核剂，可以在其制品中形成很多小的球晶，使内应力降低并得到分散。(2)成型加工前提的节制在塑料制品的成型过程中，凡能减小制品中聚合物分子取向的成型因素都可能降低取向应力；但凡能使制品中聚合物均匀冷却的工艺条件都能降低冷却内应力；凡有助于塑料制品脱模的加工方法都有利于降低脱模内应力。

Ⅲ 岩石的水压致裂及地应力测试

3.9.1 水压致裂原理

水压致裂法测量地应力具有许多独特的优点，在岩体工程、石油钻探以及地震研究等领域得到了广泛应用，以竖直钻孔确定水平应力最为常用。测试方法是：在竖直钻孔内封隔一段，向其中注入高压水；压力达到最大值P_b后岩壁破裂压力下降，最终保持恒定以维持裂隙张开；关闭注液泵，压力因液体流失而迅速下降，裂隙闭合，压力降低变缓，其临界值为瞬时关闭压力P_s；完全卸压后再重新注液，得到裂隙的重张压力P_r以及瞬时关闭压力P_s；最后通过印模器或钻孔电视记录裂缝的方向。图3-28 是测试示意图和相应的压力曲线^［33］。

图3-28 水压致裂法测试地应力的示意图

假设原岩应力有一个主应力σ_V沿竖直方向，另两个主应力σ₁≥σ₂是水平方向，依据弹性理论^［34］，孔内作用径向压力P时孔壁应力（压应力为正）

σ_θ=（σ₁+σ₂）-2（σ₁-σ₂）cos2θ-P （3.36）

σ_r=P （3.37）

在式（3.36）的最小值达到岩石的抗拉强度-T时，即液体达到破裂压力

P_b=3σ₂-σ₁+T （3.38）

孔壁发生破坏，产生张开裂隙，为大主应力σ₁方向。停止注液后裂隙的瞬时关闭压力

P_s=σ₂ （3.39）

而再次向钻孔注液时裂隙重新张开的压力

P_r=3σ₂-σ₁ （3.40）

因此只要从图3-28的压力曲线上读出P_b、P_r、P_s就可以确定水平应力和岩体的抗拉强度^{［33，35～37］}。不过，除破裂压力P_b之外，P_r、P_s的数值并不容易确定。重张压力P_r是第二或第三次加压曲线开始偏离第一次压力-时间曲线的数值，并不一定是后继加压曲线的峰值压力^［38］。文献［39］给出了一个具体方法确定该偏离点：分离点处两者压力的差异等于该点之前压力差异的平均值加两倍方差。由于岩石裂隙产生之后，消除水压也不能使之完全闭合^{［40，41］}，从压力时间曲线上确定裂隙关闭压力P_s的方法随着对裂隙闭合的假设不同而不同。文献［38］强烈建议使用多种、至少使用两种方法确定关闭压力P_s；如果结果不同，则需要对测试过程、岩石特性等进行仔细研究，以得到可信的数据。不过大量的测试结果表明，P_r和P_s数值相当，因而得到的大水平主应力多在小水平主应力的两倍左右，这未必符合实际^{［39，40］}。因此水压致裂测试地应力的方法仍有许多问题需要明确。

3.9.2 岩石水压致裂强度

尽管水压制裂测试地应力已经得到广泛应用，但仍有许多问题有待明确。如岩体的应力状态以及破裂过程复杂，注液压力曲线尤其是瞬时关闭压力P_s判读有时非常困难^［35］。下面仅对压力曲线的理解和孔隙压力的作用提出一些看法，错误之处恳请专家学者批评指正。

注液压力P增加使上式达到岩石抗拉强度-T后，孔壁处岩石开始破裂。但这并不意味着岩石就能持续破坏或裂隙失稳扩展。具体说明如下

从公式（3.38）知道，在2σ₂+T≤σ₁≤3σ₂+T时，0≤P_b≤σ₂。如σ₁=2.5σ₂+T，则有P_b=0.5σ₂；如σ₁=3σ₂+T，则有P_b=0。而在σ₁＞3σ₂+T之后，不需要水压作用孔壁就会发生拉伸破裂；即钻孔过程中孔壁会发生张裂，张裂位置可以确定主应力方向。只有σ₁＜2σ₂+T时，孔壁开始发生破坏的注液压力P_b才大于σ₂。孔壁破裂之后，压力水进入裂隙，孔壁附近岩体的应力场发生改变。但只有裂隙内部水压大于σ₂之后才能消除远场压应力作用而持续扩展。对于大主应力方向扩展的平面裂纹，随着尺度增加其承载的垂直压应力逐步趋于小主应力σ₂。由于I型Griffith裂纹扩展的载荷随着尺度增大而减小，因此水压致裂时裂纹扩展的水压将趋于小主应力σ₂。

这就是说，在水平方向地应力 σ₁＞2σ₂+T 时，压力曲线上最大值就不是公式（3.38）确定的孔壁破裂压力P_b，而接近于σ₂。换句话说，利用通常方法判读水压致裂曲线得到的地应力总是满足σ₂＜2σ₂+T，而这未必符合实际。文献［42，43］列出的水压致裂数据总有σ₁＜2σ₂；文献［44］给出的辽河、大庆、胜利等油田水压致裂得到的水平主应力，图中同一深度处的应力数值也是满足σ₁＜2σ₂；文献［45］中青山1号孔的数据满足σ₁＜2σ₂，而新厂1号孔的数据达到临界状态，σ₁≤2σ₂+0.58MPa。不过实际地应力状态并不总是如此。

表3-8给出了两组利用解除应力法测得的地应力数据，一为英国 South Crofty 的Carnmenellis花岗岩^［46］，3个主应力实际倾角分别为84°、3° 和5°，这表明垂直应力确实是一个主应力；另一为瑞典Oskarshamn 的 Smaland 花岗岩^［47］。大水平主应力σ_H都远大于2倍的小水平主应力σ_h。利用上述水压致裂曲线的判读方法不可能得到这样的测量数据。

表3-8 应力解除法得到的地应力数据

3.9.3 孔隙压力的作用和大小

水压致裂确定地应力时一般都考虑孔隙压力P₀的影响，不过文献上的公式并不统一。同一作者在不同文献出现混用，乃至同一文献中也有不同的形式。一般都是对公式（3.38）中P_b、σ₁和σ₂用有效应力替代^{［35～37］}，即各减去孔隙压力P₀得到

岩石的力学性质

文献［48］只将σ₁和σ₂用有效应力替换，得到

P_b=3σ₂-σ₁+T-2P₀ （3.38b）

文献［49］利用有效应力推导，得到

岩石的力学性质

后用远场应力替代得到式（3.38a）。文献［33］直接写为

P_b=3σ₂-σ₁+T+P₀ （3.38d）

而文献［50］中同时出现了公式（3.38a）和（3.38d）。

除文献［33］之外，其余文献都没有考虑孔隙水压对瞬时关闭压力P_S的影响。造成这种混乱的原因之一是，弹性力学以拉应力为正，而岩石力学一般以压应力为正。此外，也因缺乏对孔隙压力的含义、有效应力影响岩石破坏的机理等的认识。为明确起见，本文以压应力为正，液体压力P、抗拉强度T为正值的标量。

在围压下压缩岩石试样时，孔隙压力的作用相当于减小了围压。这可以从岩石裂隙面上正应力的减少引起摩擦力的减少来理解。裂隙的摩擦承载能力是岩样承载能力的决定因素，但并不是说孔隙内部液体压力的存在就改变了岩石表观应力或名义应力的分布。钻孔附近岩体在远场地应力和孔内压力作用下，岩体的名义应力仍可以依据弹性力学的力平衡关系得到的，与岩石内部是否存在空隙水压并没有关系。

I型Griffith裂隙的远处拉伸和内部受压在线弹性断裂力学意义上是等价的^［51］，只要岩石的拉伸破坏意味着I型Griffith裂隙的扩展，孔壁处岩石受到拉应力σ_θ=3σ₂-σ₁-P和压应力σ_r=P的作用下，在应力满足

σ_θ-P₀=-T （3.41）

或

σ_θ=-（T-P₀） （3.42）

岩石开始拉伸破坏：孔隙压力的存在使岩石的抗拉强度降低。尽管公式（3.41）与公式（3.38a）形式一致，但切向应力σ_θ与远场地应力σ₁、σ₂和孔内压力P的关系并不影响公式（3.41），而公式（3.38a）的推导过程不具备这一特征，只是对圆形钻孔孔壁处破坏恰巧得到了正确的结果^［52］。

还有一个问题需要明确，水压致裂过程中直接得到的压力曲线只是地面泵站出口处压力，并不是岩壁致裂处承载的水压。不计流动阻力时两者相差水柱的高度（孔深100m时为1MPa）。因此连续循环注液时测点水压通常不会低于水柱高度。另一方面，水的粘性系数较低，若注液速度也较慢，那么孔壁初始破裂和重新张开时岩体内的孔隙压力与钻孔内的水压就有相关性，根本不是水压曲线上最低点。对岩体破裂产生影响的也不是岩体内部的原始孔隙压力，而是岩石破裂时孔隙或裂隙内的实际压力。这可以利用室内试验进行间接例证。

利用钻孔得到的完整岩心，在其中心钻一直径3～5mm小孔，进行不同围压下水压致裂试验。试样破裂时内部水压P_b与外侧围压S具有线性关系

P_b=kS+P_b0 （3.43）

k、P_b0为回归参数。文献［50］收集了8 种岩石的结果，除两种砂岩k为1.49 和1.35，其余均在1.26～0.95之间。另一方面，σ₁=σ₂=S，利用式（3.38a）有

P_b=2S+T-P₀ （3.44a）

围压对水压致裂强度的影响系数应该为2。若考虑试样并非无限大柱体，

P_b=kS+a（T-P₀） （3.44b）

对于外径65mm、内径10mm的孔道圆柱试样，理论上k=1.95，a=0.95，但实验室对Granitic gneiss 的水压致裂数据得到的破裂压力与围压的关系P_b=1.2 S+17.4MPa一般试验结果得到的围压影响系数k都远低于2^［53］。

产生这种差别的原因只能是，孔壁附近岩体内孔隙压力并不是一个常数，与孔内注液压力相关。如果孔隙压力与钻孔内水压相等，那么k就等于1，而利用高粘度的液压油和极高的注液速度，可以使公式（3.43）中的系数k增加。假设二者具有线性关系

P₀=ηP_b （3.45）

代入公式（3.44）后与公式（3.43）比较可得

η=2/k-1 （3.46）

T=2P_b0/k （3.47）

因此，可以在实验室进行围压下圆柱试样的孔道水压致裂试验，控制水压增加速度与实际过程相当，利用试验结果回归公式（3.43），再利用公式（3.46）、（3.47）确定参数η、T。抗拉强度的确定也有助于对水压致裂压力曲线的判读。

3.9.4 对两组水压致裂曲线的判读

图3-29为文献［54］和文献［35］的水压致裂曲线。H7测孔的水压曲线真是理想而完美，很容易确定各个参数，得到的地应力与套孔解除法也大致相当，实在没有什么可说。不过BH1、BH2测孔的水压曲线较为复杂，值得讨论。文献［35］用两种方法确定瞬时关闭压力P_S，其平均值在表3-9中给出，但重张压力P_r的确定方法没有清楚说明。表中开裂压力P_b是笔者从曲线最高点估计的，抗拉强度T也是笔者依据公式（3.38）和（3.40）计算的。

文献［35］利用套孔解除法得到同一区域4个测点的地应力，最大主应力倾角在-2°至0.8°，为水平方向，中间主应力和最小主应力差别不大，其中一个倾角在74.3°至87.7°。考虑到测试误差，可以认为存在垂直方向的主应力，水压致裂法能够测量水平方向的主应力。因套孔解除法得到的最大主应力均超过另两个主应力的两倍以上，因此，孔壁的初始开裂压力P_b很可能不是注液曲线上的最高值。

表3-9 水压致裂法注液压力曲线的特征值及地应力结果

如图3-29所示，在BH1的第一次注液循环中，A表示孔壁的初始开裂，压力P_b约为11MPa，ABC是裂纹的扩展过程。因内部岩石应力较高，孔壁破裂之后仍需增加压力才能扩展。由于I型Griffith裂纹扩展所需拉应力是很小，曲线上的最高点只是稍高于σ₂。第二注液循环中D是孔壁处裂隙的重新张开，压力P_r约为8.5MPa，E、F是裂纹不稳定扩展造成的，压裂载荷系统的势能耗尽，则裂纹停止扩展，而裂纹扩展吸纳了更多流体使流体压力降低；当系统压力回复到10MPa左右裂纹又开始扩展。第三注液循环主要表现为裂隙张开和流体通过。从BH1的第二、三注液循环看出，裂隙内压力P_e达到10MPa左右就可以张开通过流体，该值与σ₂相当。

图3-29 三个钻孔水压致裂循环过程的压力曲线

BH2的第一注液循环中，A表示孔壁的初始开裂，压力P_b约为8MPa，AB是裂纹的扩展过程，曲线上的最高点B要稍高于σ₂。第二注液循环中C是孔壁处裂隙的重新张开，压力P_r约为5.6MPa，CD是裂纹继续张开过程，在D压力增大到P_e约8MPa左右后裂隙就可以持续扩展，该值与σ₂相当。但裂隙在竖直方向也同时扩展，若超过了封隔段长度，裂隙面在高速流体作用下将形成通道，那么钻孔内的压力则不能维持。此外，BH2孔注液时间较长，压力建立速度远低于BH1孔，这也意味着岩体内存在明显的渗流。

上面所说的压力值没有考虑致裂处压力与地面泵站压力的差异。由于没有管路参数和流量曲线，无法计算流动阻力；孔壁初始破裂和重新张开的孔隙压力也难以给出。因而对上述数据不能进行准确计算。仅仅是作为估计，假设孔隙压力是钻孔内水压P的60%，即η=0.60，相当于公式（3.43）中k为1.25，流动阻力损失为重力势能的50%，即将曲线上的压力数值增加水柱压力一半作为测点处压力。从图3-29 中BH1、BH2 两个测孔曲线可以得到表3-10的结果，与文献［35］的结果（表3-9）明显不同。

表3-10 水压致裂曲线的分析结果

水压致裂测量地应力的方法仍有许多问题需要研究。如孔壁破裂处实际上处于压拉应力状态，压应力的存在使得岩石抗拉强度降低^［55］；岩石破裂之后压力水进入裂隙，裂隙的水压与注液流量有关^［56］。

Ⅳ 水压致裂法现今地应力值测量

水压致裂法应力测量是目前进行深部绝对应力测量的最好方法，在国内外都有着广泛应用。水压致裂法应力值测量是根据油田压裂过程中的张开压力和封闭压力确定岩石的最大、最小水平主应力的。据刘建中等人资料，下辽河盆地现今应力值随深度加深而增大，用水压致裂法测定的应力值进行回归分析，其应力值变化规律可以由一个经验公式表示

燕山东段—下辽河盆地中新生代盆岭构造及应力场演化

式中S_H、S_h分别为最大和最小水平主应力，H为深度，单位是m。计算结果的单位是0.1MPa。

为了验证声发射法和水压致裂法在确定现今地应力大小方面的可靠性，作者用水压致裂法的经验公式，计算了声发射试样的现今最大、最小主应力场值，将其与用声发射法测定的现今最大主压应力值进行比较，结果（表6-5）显示，两种方法确定的最大主压应力值不仅量级相同，而且数值相差不大。说明水压致裂法的经验公式和声发射法在确定下辽河盆地现今地应力大小方面是可行的，结果是可靠的。

表6-5 下辽河盆地水压致裂法地应力测量与声发射法地应力测量结果对比表

续表

综上所述，燕山东段—下辽河盆地现今应力场特征是，现今地应力的最大主压应力方位为北东东向，并以水平应力占主导，应力方向随深度变化不大，各种方向的测量结果基本一致（图6-6）。现今地应力的最大主应力值在地壳表层4000m以内，一般为几十个兆帕。

图6-6 中国东部现今最大主压应力方向图

Ⅳ pc产品开裂你怎么处理内应力怎么检测

我们暂时用试剂进行浸泡后，是表面的物质变化，内部的应力释放，产品会出现开裂

Ⅵ 初始地应力水力压裂法测试成果及分析

4.1.1 地应力水力压裂法测试成果

20世纪60年代末，美国人费尔赫斯特(C.Fairhurst)和海姆森(B.C.Haimson)提出了用水压致裂法测量地应力的理论。至80年代，这一方法已在全世界范围内得到了较为广泛的应用。该方法的突出优点是能够测得深部的地应力值，这是应力解除法所无法达到的。水压致裂法测量结果只能测得垂直于钻孔平面内的最小主应力(S_h)的大小与方向，经计算求得最大主应力。故从原理上讲，它只是一种二维应力测量方法，其测量结果的可靠性和准确性尚达不到应力解除法的水平。若要测定测点的三维应力状态，须打互不平行的交汇于一点的三个钻孔，这在隧道勘察设计阶段往往是难以做到的。一般情况下，多假定钻孔方向为一个主应力方向，例如将钻孔打在垂直方向，则认为垂直应力是一个主应力，其大小为自重应力，那么由单孔水压致裂测定结果就可以确定一个三维应力场了。但在某些情况下，垂直方向并不是一个主应力的方向，其大小也不完全等于自重应力。如果钻孔方向和实际主应力的方向偏差15°以上，那么上述假设就会对测试结果造成较大的误差。此外，水压致裂法认为初始开裂发生在钻孔壁切向应力最小的部位，即平行于最大主应力的方向。这是基于岩石为连续、均质和各向同性的假设。如果孔壁本来就有天然节理裂隙存在，那么初始开裂将很可能发生在这些部位，而并非切向应力最小部位，因而水压致裂法较为适用于完整的脆性岩石中进行。所以工程实践中，一般在工程前期勘察设计阶段，可以先使用水力压裂法总体上初步查明工程区岩体的地应力状态，而在工程施工过程中，则可以用应力解除法比较准确地测定工程区的地应力。

在隧道勘察设计阶段，国家地震局地壳应力研究所采用钻孔水力压裂法完成了地应力的测试工作，其主要测试成果如表4-1所示。

水压致裂法地应力测量成果表明：

(1)工程区最大水平主应力S_H的方向为N59°W～N82°W；

(2)隧道主轴线及其附近测得的S_H最大值可达53.47MPa(CZK3 孔深707.43～708.26m)；

表4-2 川西应力解除法S_H方向测定结果Tab.4-2 S_Hmeasured results by the stress-relief method in West Sichuan

注：S_H为最大水平主应力(资料来源：四川省地震局)。

从钻孔岩心描述资料分析可知，隧道中部CZK3钻孔穿过F₅断层及其下部影响带部位测试段，由于受到断裂构造作用的影响，出现了局部应力调整作用。此外，砂岩、粉砂岩岩心节理裂隙较发育，均一性和完整性相对较差(隧道开挖后实际情况也如此，且局部渗水)，属Ⅲ类围岩，因而难以满足水压致法所需的基本要求和假设条件，测得的所谓“地应力集中带”(图4-1)S_H量级与隧道开挖后无岩爆活动等实际情况不相符，结果普遍偏大。

Ⅶ 应力的测试方法 测应力的作用

解决应力的困扰，也讲究“望闻问切”，首先明确应力的来源：焊接还是铸造还是其他；再者应力带来了什么问题，变形还是开裂；工件在服役中所处的工况是怎样的；工件的应力应该控制在什么水平下才是合适的；最后，经过一定的措施之后，应力是否得到消减又要怎么评价？这诸多问题，需要专业提供应力解决方案的企业来进行处理才能保证应力的分析及处理效果。华云应力测试仪有无损及微损两种应力检测方式：无损检测主要是SCM21应力检测仪，它通过测定的磁导率来计算残余应力的大小和方向，特别适合不允许做破坏性检测的产品使用；微损检测方式主要是指盲孔法应力检测设备，是一种便携式、应力检测精度高、效率高的仪器。