钢结构内的残余应力是由于构件的生产和制造过程中产生的塑性变形引起的,是构件尚未承受外力作用前存在于结构内部的一种初始自相平衡力系。残余应力的存在使得结构在承受荷载后残余应力与荷载作用应力叠加,构件中某些部位将提前达到屈服强度并发展塑性变形,从而降低了结构构件的刚度和稳定性。测量残余应力大小和分布规律的思想是采用分离或破坏构件等手段使残余应力释放出来,然后进行测量。传统的机械切条法(或手工割据)只适用于热轧型钢和钢板焊缝组合的构件中的残余应力测定,并不适用于冷弯薄壁型钢。Weng CC, Pekoz T在上世纪80年代末首先提出了用电化学腐蚀方法测量冷弯薄壁型钢残余应力的设想,这种方法利用冷弯薄壁型钢在特定条件下易被腐蚀的特点,克服了机械或手工切条的弊端带来的测量冷弯残余应力的困难,从原理上基本解决了这一测量难题。Weng CC, Pekoz T对冷弯卷边槽钢(板厚2.5mm)残余应力进行了测试,但未公布电化学腐蚀测量的工艺及相关材料配方。90年代我们对用电化学腐蚀测量冷弯薄壁型钢残余应力方面初步开展了一些工作,包括电化学腐蚀测量冷弯薄壁型钢残余应力的工艺、实验装置、腐蚀液的配方、测点的防腐材料的选用等,并对冷弯卷边角钢(板厚2.5mm)进行了测试,取得了一些阶段性的成果。在此基础上,本着提高腐蚀速度、精确测试结果的目的,笔者对用电化学腐蚀方法测试冷弯薄壁型钢残余应力展开了进一步研究。本文在试验工艺上的创新之处有如下几点:一、改进了试验装置。电化学腐蚀试验中电源的选择是非常关键的,经过对几种电源的试验比较,在本试验中,我们选用了工作状态较为稳定的WYJ—20000系列直流稳压稳流电源,腐蚀速度得到了提高。二、研究配制了新型的性能优良的防腐材料,在切条处采用双层防腐设计:内层选用自配的弹性硅胶,由于该胶具有弹性并能与构件良好的结合,因此较好的避免了切条处应力释放后引起的应变片脱落失效的问题;外层选用自配的聚苯乙烯胶,该胶干结速度较快,可以缩短试验准备阶段的时间。双层防腐设计更好的保护了应变片,并使之能更好的适应切条处由于应力释放产生的变形而不脱落,提高了测量精度。三、改良了试验电解液的配制方法,并给出了两种改良后的配方。改良后的电解液使得电化学腐蚀反应过程中试液清澈,沉淀明显,反应更为直观。四、根据试件样式,经过多次试验比较,设计了较为合理的阴极切割具形状,较好的实现了定向腐蚀,提高了腐蚀速度,同时也使得切条形状更为规整。应用工艺改良后的电化学腐蚀测试方法,本文对不同厚度的冷弯帽型截面构件的残余应力进行了测试,并对试验结果进行分析,得到了冷弯薄壁型钢残余应力分布的一些基本规律: