[發(fā)明專利]一種超聲波法測(cè)量曲面工件殘余應(yīng)力的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710216115.8
• 申請(qǐng)日: 2017-04-05
• 公開（公告）號(hào): CN106813819B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱忠尹;茍國(guó)慶;劉媛;唐堯天;朱貝貝;薛俊良;張闖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L5/00
• 分類號(hào): G01L5/00;G01L1/25;G01N29/07
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

1.一種超聲波法測(cè)量曲面工件殘余應(yīng)力的方法，包括以下步驟：

S1、制作與待測(cè)曲面工件相同材料的零應(yīng)力平板標(biāo)定塊進(jìn)行超聲波應(yīng)力測(cè)試，改變臨界折射縱波在零應(yīng)力平板標(biāo)定塊中的傳播距離x并測(cè)出所述傳播距離x對(duì)應(yīng)的傳播時(shí)間t_0x，得到傳播距離x與臨界折射縱波在零應(yīng)力平板標(biāo)定塊中的傳播時(shí)間t_0x的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)并擬合出二者的函數(shù)曲線t_0x＝M(x)；

S2、在零應(yīng)力平板標(biāo)定塊上施加應(yīng)力σ進(jìn)行超聲波應(yīng)力測(cè)試；改變臨界折射縱波在σ應(yīng)力狀態(tài)下的平板標(biāo)定塊中的傳播距離x并測(cè)出所述傳播距離x對(duì)應(yīng)的傳播時(shí)間t_x，進(jìn)一步根據(jù)步驟S1得到的傳播距離x對(duì)應(yīng)的臨界折射縱波在零應(yīng)力平板標(biāo)定塊中的傳播時(shí)間t_0x得到所述傳播距離x對(duì)應(yīng)的臨界折射縱波在σ應(yīng)力狀態(tài)和零應(yīng)力狀態(tài)下的傳播時(shí)間差Δt_x＝t_x-t_0x；然后，通過施加的應(yīng)力σ和傳播時(shí)間差Δt_x計(jì)算出所述傳播距離x對(duì)應(yīng)的名義聲彈性系數(shù)K_x，得到傳播距離x與名義聲彈性系數(shù)K_x的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)并擬合出二者的函數(shù)曲線K_x＝F(x)；

S3、制作與待測(cè)曲面工件表面配合的曲面耦合楔塊，并使用所述曲面耦合楔塊進(jìn)行超聲波應(yīng)力測(cè)試，測(cè)出臨界折射縱波在待測(cè)曲面工件中的傳播時(shí)間t；

S4、測(cè)量臨界折射縱波在待測(cè)曲面工件上中的傳播距離a；

S5、根據(jù)步驟S1得到的傳播距離x與臨界折射縱波在零應(yīng)力平板標(biāo)定塊中的傳播時(shí)間t_0x的函數(shù)曲線t_0x＝M(x)得出傳播距離a對(duì)應(yīng)的零應(yīng)力狀態(tài)下的傳播時(shí)間t_0a；根據(jù)步驟S2得到的傳播距離x與名義聲彈性系數(shù)K_x的函數(shù)曲線K_x＝F(x)得出傳播距離a對(duì)應(yīng)的名義聲彈性系數(shù)K_a；然后通過公式σ＝K(t-t₀)＝K_a(t-t_0a)＝F(a)·(t-M(a))計(jì)算出待測(cè)曲面工件的殘余應(yīng)力值σ；

所述步驟S1中至少測(cè)出7組臨界折射縱波在零應(yīng)力平板標(biāo)定塊中傳播距離x以及所述傳播距離x對(duì)應(yīng)的傳播時(shí)間t_0x用于建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)并擬合函數(shù)曲線t_0x＝M(x)；

所述步驟S2中至少測(cè)出7組臨界折射縱波在σ應(yīng)力狀態(tài)下平板標(biāo)定塊中的傳播距離x以及所述傳播距離x對(duì)應(yīng)的名義聲彈性系數(shù)K_x用于建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)并擬合函數(shù)曲線K_x＝F(x)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波法測(cè)量曲面工件殘余應(yīng)力的方法，其特征在于：所述步驟S1、S2中進(jìn)行超聲波應(yīng)力測(cè)試時(shí)所用的耦合楔塊與步驟S3中的曲面耦合楔塊是由同一種有機(jī)玻璃制作得到的。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波法測(cè)量曲面工件殘余應(yīng)力的方法，其特征在于：所述步驟S2中至少在零應(yīng)力平板標(biāo)定塊上施加6組不同的應(yīng)力進(jìn)行超聲波應(yīng)力測(cè)試，分別為σ₁、σ₂、σ₃、σ₄、σ₅、σ₆，在每個(gè)傳播距離x下，可測(cè)得6組應(yīng)力分別對(duì)應(yīng)的傳播時(shí)間差Δt₁、Δt₂、Δt₃、Δt₄、Δt₅、Δt₆，然后通過擬合所述6組傳播時(shí)間差和6組應(yīng)力的關(guān)系，得到所述傳播距離x對(duì)應(yīng)的名義聲彈性系數(shù)K_x。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波法測(cè)量曲面工件殘余應(yīng)力的方法，其特征在于：所述步驟S4中測(cè)量臨界折射縱波在待測(cè)曲面工件上中的傳播距離a的具體方法是：在超聲波應(yīng)力測(cè)試時(shí)記錄臨界折射縱波在待測(cè)曲面工件上的入射點(diǎn)與出射點(diǎn)，測(cè)試結(jié)束后，測(cè)量臨界折射縱波在待測(cè)曲面工件上入射點(diǎn)與出射點(diǎn)之間的直線距離即為臨界折射縱波在待測(cè)曲面工件上中的傳播距離a。