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盾構機是隧道挖掘超大型專用設備，廣泛用于鐵路、公路、市政以及水電等隧道工程。盾構機一般由盾構殼、刀盤、人艙、螺旋輸送機、皮帶機、管片安裝機、管片小車和后配套拖車等裝置組成。盾構機驅動外殼起著支撐刀盤的作用，與之配合的是密封圈。在盾構機工作挖掘過程中，由于外力的作用使沙石泥土等進入密封圈，導致密封圈與驅動外殼密封位摩擦磨損。磨損量達到一定程度會導致盾構機癱瘓。

某公司對某型號盾構機驅動外殼密封位磨損進行修復，修復的盾構機驅動外殼密封位為四道密封全部磨損，磨損最深處達7mm，寬度95mm，長度約9200mm，采用熱焊的方式進行尺寸恢復。焊接必然會產生殘余應力，殘余應力會影響工件的強度和使用壽命。為了了解盾構機驅動外殼修復部位殘余應力的分布，就需要對修復部位進行殘余應力測試。

焊接殘余應力的危害

焊接熱源對構件的不均勻加熱、冷卻以及由加熱和冷卻而產生的不均勻塑性流動，使構件在焊后形成不均勻彈塑性應變的分布，這是產生焊接殘余應力和變形的內在原因。殘余應力的存在，一方面會降低工件的強度，造成變形和開裂等工藝缺陷；另一方面又會在自然釋放過程中降低材料的疲勞強度，從而造成使用中出現問題。因此，在施焊前必須綜合考慮殘余應力的影響，了解殘余應力分布情況。

殘余應力測試方法及儀器

目前，殘余應力測試方法主要有機械法和物理檢測法兩種。機械法包括盲孔法、環芯法、切槽法等，機械法需釋放應力，需要對工件局部分離或者分割，從而會對工件造成一定的損傷。目前，盲孔法是現場測試中廣泛應用的方法之一，破壞性小，工藝簡單。物理檢測法主要有x射線、磁測法等，這些方法均屬于無損檢測，對工件不會造成破壞。

本次采用盲孔法測試盾構機驅動外殼修復部位的殘余應力。鉆孔直徑1.5mm，深度為1.5mm。設備采用聚航科技生產的JHMK殘余應力測試系統，由JHYC靜態應變儀和JHZK鉆孔裝置組成，儀器精度高，測量結果準確。

殘余應力測試結果及分析

測試部位在盾構機外圈內徑，殘余應力測試結果如下，其中ε_x、ε_y、ε₄₅分別為應變花對應x軸、y軸以及45°方向的應變柵中測出的應變量，σ₁和σ₂分別為測點的*一和第二主應力，θ為*一主應力與x軸的夾角，表中+表示拉應力，-表示壓應力。

分析試驗結果，可以看出

1. 盾構機驅動外殼磨損處的原始殘余應力沿周向為較大的拉應力，徑向為壓應力。

2. 盾構機驅動外殼磨損處修復處理后的殘余應力均比原始磨損處的殘余應力低。