重轨表面残余应力测试方法研究

钢轨在轧制、矫直、处理等工艺过程中，都会产生宏观残余应力。该残余应力对钢轨的机械性能和其他一些方面都有很大的影响。为此，我们要对钢轨进行残余应力测试。经双方商讨研究后，决定采用切割残余应力测试方法。

残余应力测试仪器

选用聚航科技生产的JHYC静态应变仪，应变片电阻值选取120±0.25Ω，灵敏系数2.19。

残余应力测试方法过程

取试样全长1米，在其中间0.5米处划线。用砂轮、砂纸去除划线的贴应变片处的锈蚀层，打磨达到贴应变片的光洁度要求。然后划线，定位应变片。用胶水将应变片粘贴好后，用405硅橡胶密封应变片，而后干燥24小时，再焊接测量屏蔽线。电阻应变仪和应变片连接好后，应变仪凋零。然后，在贴应变片处切取30mm厚的样块，切下后立即接测量线，一小时后开始测量各点的应变值，然后连续测量20多小时。

钢轨表面存在纵横方向，因横向残余应力很小，我们忽略不计。所以σ_纵=Eε_纵。释放残余应变与原钢轨总残留的应变方向相反，故钢轨实际残余应力σ=-Eε，E=2.058*10⁵N/mm².

测试数据分析及讨论

从测试得到的数据来看，残余应力测试是成功的。这里主要讨论释放应变时效问题。切割2-3小时，测量应变大部分基本稳定，切割后3小时与7.5小时，测量应变相差为0-30με，只有3个点差值为30με，其余均很小或没有变化。相应应力相差（0-5.9）N/mm²，其应变相对误差（0.6-6.4）%之间。绝大多数点释放应变，随时间延长是上升的趋势，有的点应变释放，随时间延长有升有降，只有四个点应变一直是降的趋势，且是负应变。

我们认为，这些现象的原因是多种的。钢轨断面形状不规则，断面残余应力分布既没有规律性，也不均匀。我们测的是表面残余应力，而表面残余应力的释放，是受心部残余应力和表面其他各点残余应力释放的影响的，因为整个断面是连续的弹性体。

结论

采用切割残余应力测试方法检测形状不规则钢体表面的残余应力是可行的。我们建议测该种状况钢轨的残余应力，在切割后2-3小时即可。这时才是钢轨断面表面各点的真实残余应力。