[發明專利]一種扭轉殘余應力超聲無損檢測方法

有效

• 申請號: 201610009044.X
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105424243B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 徐春廣;王俊峰;李煥新;白曉光;田海兵;宋劍鋒;呂卓;肖定國;潘勤學
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

1.一種扭轉殘余應力超聲無損檢測方法，其特征在于：應用于軸類、圓筒類傳動構件的檢測，

針對被測工件的不同直徑不同角度扭轉面設計不同聲束角度的聲楔塊，

將某一頻率的縱波超聲換能器安裝在聲楔塊的兩端，其中一個超聲換能器用來激發超聲縱波，另一個用來接收超聲縱波，

超聲換能器探頭發射的縱波經過第一臨界角入射而產生臨界折射縱波并能夠沿著弧形曲面進行傳播，接收探頭在臨界折射縱波傳播的擴散角范圍內，并以與入射角相同的接收角度來接收臨界折射縱波，

通過發射與接受超聲波的時間差得出被測工件在扭轉方向上臨界折射縱波傳播的時間，根據聲彈性理論計算出扭轉殘余應力；

其中檢測扭轉殘余應力的超聲縱波臨界入射角是指超聲縱波聲束與圓弧曲面交點處的法線的夾角，符合snell定律，這個夾角的最小值要大于第一臨界折射角而小于第二臨界角；

由于不同材料聲速不同，不同材料具有不同的臨界入射角度和接收角度；

所述扭轉殘余應力是指傳動構件在加工過程中殘留在工件內部的某一方向的殘余應力和在服役過程中受交變應力而產生的某一方向的殘余應力；

超聲臨界折射縱波傳播速度受到被檢測構件和聲楔塊溫度的影響，為了補償與標定溫度的差異而帶來的速度差對殘余應力的檢測誤差，在聲楔塊內放置溫度傳感器，以實時獲得檢測環境、聲楔塊和被檢測構件的溫度變化；

所述扭轉方向包括30°、45°、60°和90°的任一角度；

通過調節換能器的頻率改變超聲波頻率，檢測軸扭轉面上不同深度的扭轉殘余應力的大小與分布；

通過比較不同扭轉方向的殘余應力發現主應力的方向，對其強度的有效性做出判斷；

通過扭轉殘余應力換能器獲得動態扭轉殘余應力的變化規律，對扭轉過程中的旋轉類構件進行疲勞強度分析；

還包括對傳動構件強度的校核，包括：

傳動構件沿30度方向的扭轉殘余應力，檢測3～4次，取平均值作為該方向上的扭轉殘余應力值；

傳動構件在加工或靜載時，將測得的扭轉殘余應力值σ與該傳動構件的許用應力值[σ]進行比較，當σ≥[σ]，該傳動構件不滿足強度要求；當σ≤[σ]，還考慮傳動構件在服役過程中，受交變載荷時傳動構件的強度，即σ+σ_工≤[σ]時，該傳動構件滿足強度要求；

其中，σ_工是傳動構件工作過程中受最大載荷時該方向上的工作應力，α是扭轉方向與傳動構件的軸向的夾角，T是該傳動構件扭轉時所受到的扭矩；對于實心軸式中D是圓截面直徑；空心軸式中D和d分別是圓截面的外徑和內徑。