[發明專利]一種基于聲發射技術的殘余應力峰值位置定位方法

有效

• 申請號: 202010552953.4
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111650283B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 顧邦平;王中山;霍志鵬;胡雄;王萍
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01L5/00;G01N29/44;G01S5/22
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• 代理人: 暫無信息

基于聲發射技術的殘余應力峰值位置定位方法，包括以下步驟：確定工件上需要進行殘余應力峰值位置測試的平面四邊形區域；聲發射傳感器的安裝；標定聲發射儀；記錄背景噪聲；開展實驗；對聲發射信號進行分析處理，提取聲發射信號的到達時間；確定殘余應力峰值位置的坐標。本發明具有能夠快速定位殘余應力峰值位置以及定位精度高的優點。

技術領域

本發明涉及無損檢測技術領域，特指一種基于聲發射技術的殘余應力峰值位置定位方法。

背景技術

在制造加工過程中，工件受到來自諸如焊接、鑄造、熱處理、切削、鍛造等各種工藝因素的作用和影響，同時在裝配過程中也會出現因為尺寸不協調而造成強行裝配，這些都會在工件內部產生不必要的殘余應力，從而降低工件的靜載強度、疲勞強度和加速工件的應力腐蝕過程，同時也是工件產生變形和開裂的重要影響因素。此外殘余應力峰值處極易形成疲勞裂紋從而導致整個工件的失效，影響工件的使用壽命，因此為了提高工件的使用壽命，確定工件中殘余應力的峰值位置成為了機械制造技術領域的一項重要課題。

目前殘余應力的檢測方法主要包括：機械法和物理檢測法。機械法主要包括小孔法、切條法、切槽法等。機械法檢測殘余應力的工作原理是釋放工件的應力，需要對工件進行局部的分離或者分割，從而會對工件造成一定的損傷或者破壞，但是機械法理論完善，技術成熟，目前在現場檢測中被廣泛使用，其中尤其小孔法的破壞最小，使用最為廣泛。物理檢測法主要包括X射線衍射法、中子衍射法、超聲波法等。X射線衍射法檢測工件殘余應力依據的是彈性力學以及X射線衍射晶體學理論，當晶體材料中存在殘余應力時，必然存在彈性應變與之相對應，造成材料局部區域的變形，并導致材料內部原子之間的相對位置發生變化，從而在X射線衍射圖譜上有所反映，通過分析這些衍射信息，即可以確定材料內部殘余應力的大小及分布情況，X射線衍射法可以檢測到工件表面的殘余應力分布狀態及大小，可以確定出表面的殘余應力峰值區域，但是X射線衍射法對金屬的穿透深度有限，只能無損的測定表面殘余應力，若測深層殘余應力及其分布，不僅需要破壞工件，還有可能會導致部分殘余應力釋放和產生附加應力場，會嚴重影響測量精度。中子衍射法檢測工件殘余應力的基本原理與X射線法是一致的，只是中子的穿透深度相比于X射線大的多，可以用來測試工件更深層的殘余應力。超聲波法檢測工件殘余應力的原理是建立在聲彈性理論基礎上的，即利用受應力材料中的聲雙折射現象來檢測工件中殘余應力的大小。這些方法都屬于無損檢測法，不會造成工件的損傷或者破壞。但是不論是機械法還是物理檢測法只是獲得測試點處的殘余應力，如果需要得到工件中殘余應力的峰值位置，則需要測試工件上多個點的殘余應力，這樣會極大的增加測試的成本，且對于小孔法而言則會對工件造成很大的破壞或者損傷。

近年來，隨著現代工業技術的快速發展，也涌現了一批新的殘余應力檢測方法，如納米壓痕法、掃描電子聲顯微鏡法、拉曼光譜法等。不過這些檢測方法由于設備成本的高昂，條件復雜以及測試理論尚未完善，并未真正的走向實際的應用。針對目前尚未有較好的殘余應力峰值位置定位方法以確定工件中殘余應力峰值位置的問題，本發明提出一種基于聲發射技術的殘余應力峰值定位方法，屬于無損的殘余應力峰值位置定位方法。利用本發明提出的基于聲發射技術的殘余應力峰值位置定位方法定位工件中的殘余應力峰值位置時，只需要對測得的時差進行簡單的計算，且不必進行聲速的測量即可得到定位結果，即避免了測量聲速時產生的誤差，從而提高了基于聲發射技術的時差定位方法的定位精度。

發明內容

為了解決目前尚未有較好的殘余應力峰值位置定位方法以確定工件中殘余應力峰值位置的問題，本發明提出一種基于聲發射技術的殘余應力峰值定位方法，屬于無損的殘余應力峰值位置定位方法。利用本發明提出的基于聲發射技術的殘余應力峰值定位方法定位工件中的殘余應力峰值位置時，只需要對測得的時差進行簡單的計算，且不必進行聲速的測量即可得到定位結果，能夠避免測量聲速時產生的誤差，這種不測量聲速的方法不僅提高了基于聲發射技術的時差定位方法的定位精度，同時也提高了殘余應力峰值位置的定位精度。

基于聲發射技術的殘余應力峰值位置定位方法，包括以下步驟：