基于巴克豪森噪讯的曲轴残余应力测试仪系统 毕业设计

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1、摘要曲轴是内燃机最重要的零件之一，它的性能如何直接影响着发动机的寿命与可靠性。内燃机工作时，曲轴受到交变的弯曲和扭转的联合作用，主要破坏形式为疲劳破坏。材料的疲劳极限除了与循环应力作用次数有关外，还与危险部位所受应力状态有关，即受循环变应力的应力幅和平均应力大小的影响。在受拉应力的部位，当所受应力值超过材料疲劳极限时，极易出现疲劳裂纹。经过有关科研人员的长期观察与研究，曲轴过渡圆角部位出现疲劳裂纹前，该部位的残余应力为压应力时，工作中有利于减小应力幅，提高疲劳强度；反之，则会降低曲轴疲劳强度。本文研究了基于巴克豪森噪讯的曲轴残余应力测试仪系统。介绍了针对曲轴过度圆角部

2、位的激磁装置的特点及激磁强度的计算方法；巴氏噪讯信号采集与处理处理电路及计算机数据采集系统的结构、基本参数和数据处理方法等。实验数据表明该仪器测试数据准确可口可以应用于各类曲轴残余应力测试。关键词巴氏噪声曲轴残余应力无损检测第1章绪论1.1本课题研究的目的和意义铁磁材料具有良好的弹性、塑性和强度，用之方便，价格合理，每年钢铁的产量比任何其他金属的产量都要高，因此，铁磁材料被应用于机械加工、石油化工、铁路交通、航空、国防、核工业、及民用工业、领域。铁磁材料及其零部件强度高、硬度大、耐腐，以其构成的产品具有耐久性、实用性，以其构成的工程项目坚固、耐久。这是由于铁磁材料所具

3、有的所有材料都不可替代的抗拉、压、抗疲劳弯曲的特性。利用铁磁材料坚固、耐用抗震的特点，它经常在工程材料中起骨架、支撑作用。在民用及日用工业中，利用铁磁材料的良好的弹性和塑性，把它们加工成汽车外壳、压力容器、麻花钢筋等等。这些产品具有柔软、刚劲、刚硬、坚韧、使用周期长等优点。毫无疑问，钢铁材料不仅目前是将来长期内也将仍然是最重要的、应用最广泛的工程材料之一。由铁磁材料构成的机械构件，在加工制作和使用的过程中，由于受外力作用，温度变化等因素的影响，在其内部会会产生局部的应力集中或松弛，从而引起构件局部或全部的塑性弯曲，变形，造成构件整体强度的降低，特别是构件疲劳强度的降低

4、，从而造成事故隐患。在工业生产中，由铁磁材料加工的零件及其他产品，人们最关心的是他们的质量。在工程技术领域，如建筑、桥梁、铁塔等，人们关心的是他们的寿命。这是因为，这些产品的工程技术指标不仅仅关系到产品的质量、寿命、和价格，而且还关系到人民的生命安全。如铁磁材料构成的压力容器、核容器、锅炉等等，它们都是有焊接结构构成的，当容器内温度、压力达到一定温度时，铁磁材料受力是十分惊人的，危险经常发生。因此，对钢铁材料的各种缺陷，如腐蚀、疲劳、裂纹、应力，弹性变形和塑性变形等检测有着十分重要的意义。它不仅有助于提高产品的质量，延长产品的使用寿命，而且有事能及时发现问题，提前采取

5、有效的措施，从而避免重大的灾难性的事故发生。1。2目前常用的各种检测方法1。2。1超声波法超声波法是通过测量超声波在铁磁材料中力学性能相异方向上的传播速度差异来测定应力的。但由于超声波在材料中传播速度很快，因此，在材料受力后，相异方向传播速度差异小。且超声波在材料中的传播速度受练处理，各向异性影响较大，因此，要达到准且测量应力相当困难，目前的研究尚未达到实用阶段。1。2。2光测发包括光弹法，激光超声干涉法，散斑干涉法。它是利用偏振光通过双折射效应的透明受力模型获得干涉条纹图，直接观察模型的全部应力分布，特别是可以观察到应力集中的部位，并可迅速确定应力集中系数。这种方法

6、的缺点是：应力测量周期长，检测成本高，不是在线应用检测发展的方向。1。2。3机械检测法包括切割法，逐次去层法，环孔法，钻孔法等。这些方法都是破坏或半破坏的检测方法。他们都是利用构件局部破坏，应力重新分布之一古老测量技术，在线检测不方便，已逐渐被其它方法代替。1。2。4X-射线法传统的X-射线法检测应力，是通过测定具有应力的晶粒、晶格之间的应力来测定应力的大小，无损伤的对材料表面进行定量分析。该方法的缺点是：检测设备昂贵，检测精度不高，多次检测重复性不好，检测深度仅达到数微米或几十微米。特别是对大晶粒材料的应力测定，X-射线衍射线变得不连续时，测得的应力值会将有相当大的

7、误差。1。2。5电阻应变片法应变片法是目前应用相对较普通的一种应力检测方法。应力片法检测应力是将由基片和电阻丝栅组成的应变片贴在材料的表面，基于材料受力后产生的变形，由应力片的电阻丝栅随材料的相对变化一起发生长短变化，来测量材料内部的应力，是连续测量的过程。此方法的缺点是：一个应力片只能测量构件表面一个点在某一方面的应变，不能实现全域性的测量。另外由于它是依靠材料的相对变形来测量作用力，若材料未发生变形，或找不到起始的应力值，则无法测量应力，特别是残余应力。另外，贴应变片程序繁琐，测量周期长，而且成本不低，在线及工程检测应用受到限制。1。2。6磁巴克