今天给各位分享金属板材生产中的层裂与表面裂纹的产生原因？的知识，其中也会对热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文导读目录：

1、金属板材生产中的层裂与表面裂纹的产生原因？

2、热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿

金属板材生产中的层裂与表面裂纹的产生原因？ ♂

　　材料、零件和构件在循环加载下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹、或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象，研究简史 有记载的最早进行疲劳试验是德国的W.A.艾伯特，法国的J.-V.彭赛列首先论述了疲劳问题并提出“疲劳”这一术语，但疲劳研究的奠基人则是德国的A.沃勒，他在19世纪50～60 年代最早得到表征疲劳性能的S-N曲线并提出疲劳极限的概念，20世纪50年代 P.J.E.福赛思首先观察到疲劳过程中在滑移带内有金属薄片挤出的现象，随后N.汤普孙等人发现这种滑移带不易用电解抛光去掉，称为“驻留滑移带”。

　　后来证明，驻留滑移带常常成为裂纹源，1924年德国的J.V.帕姆格伦在估算滚动轴承寿命时，假设轴承的累积损伤与其转动次数成线性关系，1945年美国M.A.迈因纳明确 提出了 疲 劳 破 坏的线性损伤累积理 论 ，也称为帕 姆 格伦- 迈因纳定律，简称迈因纳定律，此后，断裂力学的进展丰富了传统疲劳理论的内容，促进了疲劳理论的发展，用概率统计方法处理疲劳试验数据，是20世纪20年代开始的，60年代后期 ，概率疲劳分析和设计从电子产品发展到机械产品，于是在航空、航天工业的先导下 ，开始了概率统计理论在疲劳设计中的应用，循环应力 在工程上引起的疲劳破坏的应力或应变有时呈周期性变化，有时是随机的，在疲劳试验中人们常常把它们简化成等幅应力循环的波形 ，并用一些参数来描述，图1中 max 和 min 是循 环应力的最 大和最小 代 数 值 ； ＝min／max是应力比；m＝（max＋min）／2是平均应力；a＝（max－min）／2 是应力幅。

　　当 m＝0时 ，max与min的绝对值相等而符号相反，＝－11，称为对称循环应力；当min＝0时，＝0称为脉动循环应力，曲线 S-N曲线中的S为应力（或应变）水平，N为疲劳寿命，S-N曲线是由试验测定的 ，试样采用标准试样或实际零件、构件，在给定应力比的前提下进行，根据不同应力水平的试验结果 ，以最大应力max或应力幅a为纵坐标，疲劳寿命N为横坐标绘制S-N曲线（图2），当循环应力中的max小于某一极限值时，试样可经受无限次应力循环而不产生疲劳破坏，该极限应力值就称为疲劳极限，图2中S-N曲线水平线段对应的纵坐标就是疲劳极限，而左边斜线段上每一点的纵坐标为某一寿命下对应的应力极限值，称为条件疲劳极限，疲劳特征 零件 、构件的疲劳破坏可分为3个阶段 ：①微观裂纹阶段，在循环加载下，由于物体的最高应力通常产生于表面或近表面区，该区存在的驻留滑移带、晶界和夹杂，发展成为严重的应力集中点并首先形成微观裂纹，此后，裂纹沿着与主应力约成45角的最大剪应力方向扩展，裂纹长度大致在0.05毫米以内，发展成为宏观裂纹，②宏观裂纹扩展阶段。

　　裂纹基本上沿着与主应力垂直的方向扩展，③瞬时断裂阶段，当裂纹扩大到使物体残存截面不足以抵抗外载荷时，物体就会在某一次加载下突然断裂，对应于疲劳破坏的3个阶段 ，在疲劳宏观断口上出现有疲劳源 、疲劳裂纹扩展和瞬时断裂3个区（图3），疲劳源区通常面积很小，色泽光亮，是两个断裂面对磨造成的；疲劳裂纹扩展区通常比较平整，具有表征间隙加载、应力较大改变或裂纹扩展受阻等使裂纹扩展前沿相继位置的休止线或海滩花样；瞬断区则具有静载断口的形貌，表面呈现较粗糙的颗粒状，扫描和透射电子显微术揭示了疲劳断口的微观特征，可观察到扩展区中每一应力循环所遗留的疲劳辉纹，疲劳寿命 在循环加载下 ，产生疲劳破坏所需应力或应变的循环次数，对零件、构件出现工程裂纹以前的疲劳寿命称为裂纹形成寿命，工程裂纹指宏观可见的或可检的裂纹 ，其长度无统一规定 ，一般在0.2～1.0毫米范围内，自工程裂纹扩展至完全断裂的疲劳寿命称为裂纹扩展寿命。

　　总寿命为两者之和，因工程裂纹长度远大于金属晶粒尺寸，故可将裂纹作为物体边界，并将其周围材料视作均匀连续介质，应用断裂力学方法研究裂纹扩展规律，由于S-N曲线是根据疲劳试验直到试样断裂得出的 ，所以对应于S-N曲线上某一应力水平的疲劳寿命N是总寿命，在疲劳的整个过程中 ，塑性应变与弹性应变同时存在，当循环加载的应力水平较低时 ，弹性应变起主导作用；当应力水平逐渐提高，塑性应变达到一定数值时，塑性应变成为疲劳破坏的主导因素，为便于分析研究，常按破坏循环次数的高低将疲劳分为两类：①高循环疲劳（高周疲劳），作用于零件、构件的应力水平较低 ，破坏循环次数一般高于104～105的疲劳 ，弹簧、传动轴等的疲劳属此类。

　　②低循环疲劳（低周疲劳），作用于零件、构件的应力水平较高 ，破坏循环次数一般低于104～105的疲劳，如压力容器、燃气轮机零件等的疲劳，实践表明，疲劳寿命分散性较大，因此必须进行统计分析，考虑存活率（即可靠度）的问题，具有存活率p（如95％、99％、99.9％）的疲劳寿命Np的含义是 ：母体（总体）中有p的个体的疲劳寿命大于Np，而破坏概率等于（ 1－ p ），常规疲劳试验得到的S-N曲线是p＝50％的曲线，对应于各存活率的p的S-N曲线称为p-S-N曲线，环境影响 某些零件 、构件是在高于或低于室温下工作，或在腐蚀介质中工作，或受载方式不是拉压和弯曲而是接触滚动等，这些不同的环境因素可使零件、构件产生不同的疲劳破坏，最常见的有接触疲劳、高温疲劳、热疲劳和腐蚀疲劳，此外，还有微动磨损疲劳和声疲劳等。

　　①接触疲劳，零件在高接触压应力反复作用下产生的疲劳，经多次应力循环后，零件的工作表面局部区域产生小片或小块金属剥落，形成麻点或凹坑，接触疲劳使零件工作时噪声增加、振幅增大、温度升高、磨损加剧，最后导致零件不能正常工作而失效，在滚动轴承、齿轮等零件中常发生这种现象，②高温疲劳，在高温环境下承受循环应力时所产生的疲劳，高温是指大于熔点1／2以上的温度，此时晶界弱化，有时晶界上产生蠕变空位，因此在考虑疲劳的同时必须考虑高温蠕变的影响。

　　高温下金属的S-N曲线没有水平部分 ，一般用 107～108次循环下不出现断裂的最大应力作为高温疲劳极限；载荷频率对高温疲劳极限有明显影响，当频率降低时，高温疲劳极限明显下降，③热疲劳，由温度变化引起的热应力循环作用而产生的疲劳，如涡轮机转子、热轧轧辊和热锻模等，常由于热应力的循环变化而产生热疲劳，④腐蚀疲劳，在腐蚀介质中承受循环应力时所产生的疲劳，如船用螺旋桨、涡轮机叶片 、水轮机转轮等，常产生腐蚀疲劳，腐蚀介质在疲劳过程中能促进裂纹的形成和加快裂纹的扩展，其特点有 ：S-N曲线无水平段；加载频率对腐蚀疲劳的影响很大；金属的腐蚀疲劳强度主要是由腐蚀环境的特性而定；断口表面变色等。

热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿 ♂

　　热电偶测温时要进行冷端温度补偿，因为热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据，否则会产生误差，因此，常采用一些措施来消除冷锻温度变化所产生的影响，如冷端恒温法、冷端温度校正法、补偿导线法、补偿电桥法，1．冷端恒温法，一般热电偶定标时冷端温度以0℃为标准，因此，常常将冷端置于冰水混合物中，使其温度保持为恒定的0℃，在实验室条件下，通常把冷端放在盛有绝缘油的试管中，然后再将其放入装满冰水混合物的保温容器中，是冷端保持0℃，2．冷端温度校正法，由于热电偶的温度分度表是在冷端温度保持在0℃的情况下得到的，与它配套使用的测量电路或显示仪表又是根据这一关系曲线进行刻度的，因此冷端温度不等于0℃时，就需对仪表指示值加以修正。

　　如冷端温度高于0℃，但恒定于t0℃,则测得的热电势要小于该热电偶的分度值，为求得真实温度，可利用中间温度法则，即用下式进行修正：，E（t,0）= E（t,t1）+ E（t1,0），3．补偿导线法，为了使热电偶冷端温度保持恒定（最好为0℃），可将热电偶做的很长，使冷端远离工作端，并连同测量仪表一起放置到恒温或温度波动比较小的地方，但这种方法使安装使用不方便，而且可能耗费许多贵重的金属材料，因此，一般使用一种称为补偿导线的连接线将热电偶冷端延伸出来，这种导线在一定温度范围内（0～150℃）具有和所连接的热电偶相同的热电性能，若是用廉价金属制成的热电偶，则可用其本身的材料作为补偿导线，将冷端延伸到温度恒定的地方，补偿导线在使用中注意事项。

　　（1）补偿导线的选择，补偿导线一定要根据所使用的热电偶种类和所使用的场合进行正确选择，例如,k型偶应该选择k型偶的补偿导线,根据使用场合,选择工作温度范围，通常kx工作温度为-20～100℃,宽范围的为-25～200℃，普通级误差为2.5℃,精密级为1.5℃，（2）接点连接，与热电偶接线端2个接点尽可能近一点,尽量保持2个接点温度一致，与仪表接线端连接处尽可能温度一致,仪表柜有风扇的地方,接点处要保护不要使得风扇直吹到接点，（3）使用长度。

　　因为热电偶的信号很低,为微伏级,如果使用的距离过长,信号的衰减和环境中强电的干扰偶合,足可以使热电偶的信号失真,造成测量和控制温度不准确,在控制中严重时会产生温度波动，根据我们的经验,通常使用热电偶补偿导线的长度控制在15米内比较好,如果超过15米,建议使用温度变送器进行传送信号，温度变送器是将温度对应的电势值转换成直流电流传送,抗干扰强，（4）布线，补偿导线布线一定要远离动力线和干扰源，在避免不了穿越的地方,也尽可能采用交叉方式,不要平行，（5）屏蔽补偿导线。

　　为了提高热电偶连接线的抗干扰性,可以采用屏蔽补偿导线，对于现场干扰源较多的场合,效果较好，但是一定要将屏蔽层严格接地,否则屏蔽层不仅没有起到屏蔽的作用,反而增强干扰，4．补偿电桥法，补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值，补偿电桥现已标准化，不平衡电桥（即补偿电桥）是由电阻R1、R2、R3和RCu组成。

　　其中R1=R2=R3=1 ；Rs是用温度系数很小的锰铜丝绕制而成的；RCu是有温度系数较大的铜线绕制而成的补偿电阻，0℃时，RCu=1 ；Rs的值可根据所选电偶的类型计算确定，此桥串联在热电偶测量回路中，热电偶冷端与电阻RCu感受相同的温度，在某一温度下（通常取0℃）调整电桥平衡，使R1=R2=R3=RCu，当冷端温度变化时，RCu随温度改变，破坏了电桥平衡，产生一不平衡电压△U，此电压则与热电势相叠加，一起送入测量仪表，适当选择Rs的数值，可是电桥产生的不平衡电压△U在一定温度范围内基本上能补偿由于冷端温度变化而引起的热电势变化值，这样，当冷端温度有一定变化时，仪表仍然可给出正确的温度示值。

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