[發(fā)明專利]一種鋁合金板材殘余應力渦流檢測方法

有效

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• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114923613B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 李儉
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01N27/90;G16C60/00
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 張銳

本發(fā)明公開了一種鋁合金板材殘余應力渦流檢測方法，包括：采用矩形線圈進行渦流檢測，確定主應力的方向α1和α1；將主應力方向上的差分信號變化量的極大值Usubgt;max/subgt;和極小值Usubgt;min/subgt;實驗－模擬數據結果換算比k，得到ΔVsubgt;1/subgt;和ΔVsubgt;2/subgt;；將ΔVsubgt;1/subgt;和ΔVsubgt;2/subgt;分別代入渦流響應變化量與單向應變之間的關系式，求出兩個主應力方向上的應變εsubgt;1/subgt;和εsubgt;2/subgt;；根據廣義胡克定律進行反演計算，由步驟30得到的應變εsubgt;1/subgt;和εsubgt;2/subgt;計算出主應力的大小Ssubgt;1/subgt;與Ssubgt;2/subgt;。該方法可方便地檢測殘余應力的大小及方向，而無需昂貴的檢測設備及耦合劑。

技術領域

本發(fā)明涉及鋁合金板材殘余應力檢測領域，尤其涉及一種鋁合金板材殘余應力渦流檢測方法。

背景技術

鋁合金作為制造業(yè)發(fā)展的基礎材料，在航空航天、高速鐵路、船舶制造、汽車工業(yè)等支柱產業(yè)中有著重要地位。殘余應力往往是造成鋁合金結構破壞的重要因素。有效的評價應力狀態(tài)，特別是導致損傷出現的臨界應力狀態(tài)是評價設備結構強度、可靠性的重要依據。目前，應用較多的殘余應力檢測法有盲孔法、X射線法、超聲波法以及磁測法，這些方法在使用上存在很大的局限性。盲孔法需要在材料表面加工小孔，對材料是一種損傷；X射線法檢測設備昂貴，并且對檢測人員技術水平要求較高，僅適合于實驗室使用；超聲波法需要耦合劑，難以檢測形狀復雜的構件；磁測法局限于磁性材料檢測，不適用于鋁合金等非鐵磁性材料。渦流檢測方法具有非接觸、設備簡單、適用范圍廣等優(yōu)點，現有殘余應力渦流檢測研究基本局限于原理和機理研究，還未提出完整的采用渦流檢測方法檢測鋁合金板材的殘余應力的方法。而且目前的一般檢測中，存在只能檢測殘余應力大小而不能檢測柱應力方向的缺陷。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種無需昂貴的檢測設備及耦合劑等，可方便地檢測殘余應力的大小及方向的鋁合金板材殘余應力渦流檢測方法。技術方案如下：

一種鋁合金板材殘余應力渦流檢測方法，包括以下步驟：步驟10：采用矩形線圈進行渦流檢測，確定板材的主應力的方向α1和α1；步驟20：將主應力方向上的差分信號變化量的極大值U_max和極小值U_min實驗－模擬數據結果換算比k，得到ΔV₁和ΔV₂；步驟30：將ΔV₁和ΔV₂分別代入渦流響應變化量與單向應變之間的關系式，求出兩個主應力方向上的應變ε₁和ε₂；步驟40：根據廣義胡克定律進行反演計算，由步驟30得到的應變ε₁和ε₂計算出主應力的大小S₁與S₂。

進一步的，所述步驟10中應用一種電橋式渦流檢測裝置，其電橋電路的四個橋臂分別設置了檢測線圈、參考線圈和兩個電阻，所述檢測線圈和參考線圈采用相同規(guī)格的矩形線圈；利用鋁合金平板有應力時的差分輸出信號U_bc和無應力時的差分輸出信號U₀，相減得到差分信號變化量，其中，差分信號變化量的極大值U_max和極小值U_nin所在的線圈角度即主應力的方向。

進一步的，所述步驟20中的實驗－模擬結果換算比k等于0.034。

進一步的，所述步驟30中的渦流響應變化量與單向應變之間的關系式表示為：

ΔV_x＝(a+bc)ε_x

其中，a表示加載方向應變對渦流響應影響系數，bc表示橫向應變折算系數。進一步的，所述步驟40中的廣義胡克定律表示為：