[發明專利]一種超聲波平面楔塊用于曲面工件的殘余應力測量方法

有效

• 申請號: 201811344484.6
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109341912B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 陳兵;朱忠尹;茍國慶;張曦;付正鴻;馬傳平;廖子川;靳軍軍;胡彧孜;路偉
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 吳桐

1.一種超聲波平面楔塊用于曲面工件的殘余應力測量方法，其步驟如下：

S1、制作與待測曲面工件相同材料的零應力平面工件，放置平面楔塊、超聲激發探頭和超聲接收探頭進行超聲波應力測試，超聲接收探頭采集零應力平面工件的測量波形x(n)，然后在零應力平面工件上施加不同的應力σ進行超聲波應力測試，標定平面工件的名義聲彈性系數K_Pla；

S2、在待測曲面工件上放置平面楔塊、超聲激發探頭和超聲接收探頭，涂抹足夠的耦合劑充分填補平面楔塊和曲面工件間的空隙，進行超聲波應力測試，超聲接收探頭采集曲面工件的測量波形y(n)；判斷測量波形y(n)中是否接收到臨界折射縱波，若沒有接收到臨界折射縱波，則調整超聲激發探頭和超聲接收探頭的相關參數，重新測量保證超聲接收探頭接收到臨界折射縱波；若接收到臨界折射縱波，則進行下一步；

S3、對x(n)、y(n)進行降噪處理，并計算兩者的波形時延Δt_Det，并計算待測曲面工件的殘余應力σ_Cur：

其中，L_Wor,Pla為采用平面楔塊對平面工件進行超聲波應力測試時，臨界折射縱波在平面工件中的實際傳播距離；

L_Wor,Cur為采用平面楔塊對曲面工件進行超聲波應力測試時，臨界折射縱波在曲面工件中的實際傳播距離；

Δt_Geo為在采用平面楔塊對平面工件和曲面工件進行超聲波應力測試時，由于平面工件和曲面工件幾何結構不同，超聲波在平面楔塊和耦合層中傳播時間不同造成的聲時差。

2.根據權利要求1所述的一種超聲波平面楔塊用于曲面工件的殘余應力測量方法，其特征在于：所述步驟S1中在零應力平面工件上施加不同的應力σ進行超聲波應力測試，標定平面工件的名義聲彈性系數K_Pla的具體方法是：根據采集零應力平面工件的測量波形x(n)，得到超聲波在零應力狀態下平面工件的傳播時間t_zero，然后在零應力平面工件上施加不同的應力σ進行超聲波應力測試，測量超聲波在不同應力狀態下平面工件的傳播時間，計算超聲波在σ應力狀態和零應力狀態下平面工件的傳播時間差Δt，通過擬合所述應力σ與傳播時間差Δt的關系，計算出所述平面工件的名義聲彈性系數K_Pla。

3.根據權利要求1所述的一種超聲波平面楔塊用于曲面工件的殘余應力測量方法，其特征在于：所述采用平面楔塊對平面工件進行超聲波應力測試時，臨界折射縱波在平面工件中的實際傳播距離L_Wor,Pla是通過游標卡尺或千分尺測量得到的。

4.根據權利要求1所述的一種超聲波平面楔塊用于曲面工件的殘余應力測量方法，其特征在于：所述采用平面楔塊對曲面工件進行超聲波應力測試時，臨界折射縱波在曲面工件中的實際傳播距離L_Wor,Cur是通過以下公式獲得：L_Wor,Cur＝2Rcosβ，

其中，β為超聲接收探頭能接收到臨界折射縱波的情況下，超聲波從耦合層入射到曲面工件的折射角；R為曲面工件的半徑。

5.根據權利要求1所述的一種超聲波平面楔塊用于曲面工件的殘余應力測量方法，其特征在于：所述在采用平面楔塊對平面工件和曲面工件進行超聲波應力測試時，由于平面工件和曲面工件幾何結構不同，超聲波在平面楔塊和耦合層中傳播時間不同造成的聲時差Δt_Geo具體是指采用平面楔塊對平面工件進行超聲波應力測試時，超聲波在平面楔塊和耦合層中的傳播時間t_Geo，Pla與采用平面楔塊對曲面工件進行超聲波應力測試時，超聲波在平面楔塊和耦合層中的傳播時間t_Geo,Cur之差，Δt_Geo＝t_Geo,Cur-t_Geo，Pla。