残余应力的超声波检测与校准_徐春广

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1、2014年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集2014年8月残余应力的超声波检测与校准徐春广,宋文涛,李骁,靳鑫,刘海洋,潘勤学(北京理工大学机械与车辆学院,北京100081)摘要:基于声弹性理论,研究了超声波与应力的关系,探讨了不同类型超声波的敏感度,分析了LCR波产生的原理、螺栓应力检测、超声非线性检测技术等;进一步,为了确保检测值准确,实现溯源性,研究了超声波残余应力检测的校准技术。而后进行验证实验,采用斜入射方式在被测材料一定深度内激发出LCR波,设计了曲面透声楔、温度补偿算法及声时差精确测量算法;实验验证了拉伸机绝对校准法、C形环应力校准法和喷丸应力试块校准法的可行性。建立超声应力检

2、测与校准系统,将其应用到管道焊缝、装甲车体、轴类零件、火炮身管内壁、螺栓、涂覆层下、玻璃及陶瓷等的残余应力分布检测中。关键词:残余应力;超声;无损检测;校准StudyontheTechnologyofUltrasonicTestingandCalibrationforResidualStressXUChun-guang,SONGWen-tao,LIXiao,JINXin,LIUHai-yang,PANQing-xue(SchoolofMechanicalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract:B

3、asedonacoustoelasticsticityeffect,therelationshipbetweenultrasonicandstressisstudied,thesensitivityofdifferenttypesofultrasonicarediscussed,thenthegenerationprincipleofcriticallyrefractedlongitudinalwave(LCRwave),boltstresstestingandnonlinearultrasonictestingtechnologyarealsoanalyzed.Further,inorder

4、toensurethatthetestingresultsareexactandachievethetraceability,thecalibrationtechnologyofultrasonicresidualstresstestingisstudied.Andthenverifieditbyexperiment.TheLCRwaveisexcitedincertaindepthoftestedmaterialthroughobliqueincidencemethod.Curvatureacousticwedge,temperaturecompensationalgorithmandacc

5、uratemeasurementalgorithmofacoustictimedifferencearedesigned.Theabsolutecalibrationmethodexecutedbytensiletestingmachine,thecalibrationmethodwithCstyleringandshotpeeningstressblockareverifiedbytheexperiments.Finally,weestablishasystemofultrasonicstresstestingandcalibration,andapplyittotestresidualst

6、ressdistributioninpipewelds,carbody,shafts,innerwallofthetube,bolt,materialswithcoatinglayer,glassandceramics,andsoon.Keywords:residualstress;ultrasonic;nondestructivetesting;calibration引言抗应力腐蚀开裂及形状尺寸的稳定性都将大大下[1]降。同时,在构件表面积聚的残余应力会使构件残余应力是一种固有应力,是当构件没有外部表面形成表面裂纹或近表面裂纹,这种隐藏在构件因素作用时,在构件内部保持平衡而存在的应力。近表面

7、的缺陷往往是导致断裂的起点,更具隐蔽性机械加工如挤压、拉拔、轧制、校正、切削、磨削、和危险性。因此,探究有效的残余应力检测方法对表面滚压、喷丸或锤击等,以及热加工的焊接、切改善构件的残余应力状况具有非常重要的意义。割等,不可避免地产生残余应力。残余应力的影响残余应力的检测技术始于20世纪30年代,一般是有害的,如在残余应力、工作温度及工作介发展至今共形成了数十种检测方法。将这些方法质的共同作用下,

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