一种航空铝合金构件残余应力检测和评估系统及方法技术方案

技术编号:10352364 阅读:133 留言:0更新日期:2014-08-25 11:23
一种航空铝合金构件残余应力检测和评估系统及方法,该系统包括依次连接的信号发生器、功率放大器、探头、调制电路、滤波放大器、数据采集卡和计算机,探头包括和带有角度刻度盘的塑料基底粘合于一体的十字形柔性激励线圈,在十字形柔性激励线圈的四个十字臂中分别固定有第一固态磁场传感器、第二固态磁场传感器、第三固态磁场传感器和第四固态磁场传感器,十字形柔性激励线圈的中心定位点O与带有角度刻度盘的塑料基底的圆心重合,第一固态磁场传感器和第三固态磁场传感器的连线方向与0°-180°方向重合,第二固态磁场传感器和第四固态磁场传感器的连线方向与90°-270°方向重合;本发明专利技术还提供上述系统的检测和评估方法,能够对航空铝合金构件的残余应力进行定量与定向检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无损检测
,特别涉及。
技术介绍
目前,飞机、航天/航空器结构中广泛采用航空铝合金构件,该构件的材料为航空铝合金。航空铝合金的优势在于其具有较高的比强度和比刚度,能够减轻飞机的结构重量、改善飞行性能、增加经济效益。此外,航空铝合金还具有良好的可加工性,有利于航空零部件的制造。飞机结构中的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框、机轮和起落架广泛采用航空铝合金。航空铝合金构件在加工和使用的过程中易产生残余应力,残余应力的存在降低了航空铝合金构件使用寿命,影响飞机安全性。目前除对航空铝合金构件残余应力进行有损测定之外,在无损检测方面,多采用基于单频/多频涡流检测和脉冲涡流检测的残余应力测定方法,然而这些方法普遍存在无法对航空铝合金构件残余应力方向进行测定的劣势。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的问题,本专利技术的目的在于提出,能够对航空铝合金构件的残余应力进行定量与定向检测。为了达到上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种航空铝合金构件残余应力检测和评估系统,包括依次连接的信号发生器、功率放大器、探头、调制电路、滤波放大器、数据采集卡和计算机,所述探头包括和带有角度刻度盘的塑料基底粘合于一体的十字形柔性激励线圈,在所述十字形柔性激励线圈的四个十字臂中分别固定有第一固态磁场传感器1、第二固态磁场传感器2、第三固态磁场传感器3和第四固态磁场传感器4,十字形柔性激励线圈的中心定位点O与带有角度刻度盘的塑料基底的圆心重合,第一固态磁场传感器I和第三固态磁场传感器3的连线方向与0° -180°方向重合,第二固态磁场传感器2和第四固态磁场传感器4的连线方向与90° -270°方向重合。上述所述系统的检测和评估方法,包括脉冲涡流信号特征量-航空铝合金残余应力标定曲线的建立和航空铝合金构件残余应力定量与定向检测;(I)脉冲涡流信号特征量-航空铝合金残余应力标定曲线的建立,具体方法如下:预制无残余应力的航空铝合金标准件和已知不同残余应力大小的η个航空铝合金标准件,将所述检测和评估系统的探头紧密贴附于无残余应力的航空铝合金标准件上,检测和评估系统的信号发生器和功率放大器在驱动十字形柔性激励线圈的同时,第一固态磁场传感器I和第三固态磁场传感器3将其所处位置的总磁场强度转变为电信号即总磁场信号,由计算机通过数据采集卡分别采集第一固态磁场传感器I和第三固态磁场传感器3所处位置的总磁场信号Vltl和V3tl ;利用LabVIEW求取第一固态磁场传感器I和第三固态磁场传感器3所处位置总磁场信号的平均值,得到无残余应力标准件总磁场信号的平均值Vtl, V0 = (V1(i+V3CI)/2 ;以此方法将探头紧密贴附于已知不同残余应力的η个航空铝合金标准件上,第一固态磁场传感器I和第三固态磁场传感器3的连线方向平行于已知残余应力的预制方向,可测得在第一固态磁场传感器I和第三固态磁场传感器3的连线方向上两固态磁场传感器所处位置总磁场信号的平均值V1, V2,…,Vn,其中V1 = (Vn+V31)/2, V2 =(V12+V32)/2,…,Vn = (Vln+V3n)/2,共η个信号;将所得的η个信号分别与上述得到的无残余应力标准件总磁场信号的平均值Vtl做差,得到差分信号AV1, AV2,…,Λ Vn,其中AV1 =V1-V0, AV2 = V2-V0,…,AVn = Vn-Vtl;分别提取差分信号AV1, AV2,…,AVn的正峰值作为脉冲涡流信号特征量A1, A2,…,An,由于各脉冲涡流信号特征量与已知不同大小的航空铝合金构件残余应力相关联,能够绘制得到脉冲涡流信号特征量-航空铝合金构件残余应力的标定曲线,经过曲线拟合得到其对应函数σ =f(A),其中σ表征为航空铝合金构件残余应力,A表征为脉冲涡流信号特征量;(2)对待测航空铝合金构件进行残余应力检测,具体方法如下:将检测和评估系统的探头紧密贴附于待测航空铝合金构件表面,其中心定位点O与被测点重合,分别测取在第一固态磁场传感器I和第三固态磁场传感器3的连线方向上两固态磁场传感器所处位置总磁场信号的平均值V13、在第二固态磁场传感器2和第四固态磁场传感器4的连线方向上两固态磁场传感器所处位置总磁场信号的平均值V24,将V13和V24分别与无残余应力标准件总磁场信号的平均值Vtl做差,得到差分信号八¥13和AV24。分别提取八¥13和Λ V24的信号极大值A13和A24,将其输入函数σ =f (A),逆向求解可得到在第一固态磁场传感器I和第三固态磁场传感器3的连线方向上、第二固态磁场传感器2和第四固态磁场传感器4的连线方向上的残余应力大小O ” O 2,根据公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空铝合金构件残余应力检测和评估系统,包括依次连接的信号发生器、功率放大器、探头、调制电路、滤波放大器、数据采集卡和计算机,其特征在于:所述探头包括和带有角度刻度盘的塑料基底粘合于一体的十字形柔性激励线圈,在所述十字形柔性激励线圈的四个十字臂中分别固定有第一固态磁场传感器(1)、第二固态磁场传感器(2)、第三固态磁场传感器(3)和第四固态磁场传感器(4),十字形柔性激励线圈的中心定位点O与带有角度刻度盘的塑料基底的圆心重合,第一固态磁场传感器(1)和第三固态磁场传感器(3)的连线方向与0°‑180°方向重合,第二固态磁场传感器(2)和第四固态磁场传感器(4)的连线方向与90°‑270°方向重合。

【技术特征摘要】
1.一种航空铝合金构件残余应力检测和评估系统,包括依次连接的信号发生器、功率放大器、探头、调制电路、滤波放大器、数据采集卡和计算机,其特征在于:所述探头包括和带有角度刻度盘的塑料基底粘合于一体的十字形柔性激励线圈,在所述十字形柔性激励线圈的四个十字臂中分别固定有第一固态磁场传感器(I)、第二固态磁场传感器(2)、第三固态磁场传感器(3)和第四固态磁场传感器(4),十字形柔性激励线圈的中心定位点O与带有角度刻度盘的塑料基底的圆心重合,第一固态磁场传感器(I)和第三固态磁场传感器(3)的连线方向与0° -180°方向重合,第二固态磁场传感器(2)和第四固态磁场传感器(4)的连线方向与90° -270°方向重合。2.权利要求1所述系统的检测和评估方法,其特征在于:包括脉冲涡流信号特征量-航空铝合金残余应力标定曲线的建立和航空铝合金构件残余应力定量与定向检测; (1)脉冲涡流信号特征量-航空铝合金残余应力标定曲线的建立,具体方法如下: 预制无残余应力的航空铝合金标准件和已知不同残余应力大小的η个航空铝合金标准件,将所述检测和评估系统的探头紧密贴附于无残余应力的航空铝合金标准件上,检测和评估系统的信号发生器和功率放大器在驱动十字形柔性激励线圈的同时,第一固态磁场传感器(I)和第三固态磁场传感器(3)将其所处位置的总磁场强度转变为电信号即总磁场信号,由计算机通过数据采集卡分别采集第一固态磁场传感器(I)和第三固态磁场传感器⑶所处位置的总磁场信号Vltl和V3tl ;利用LabVIEW求取第一固态磁场传感器(I)和第三固态磁场传感器(3)所处位置总磁场信号的平均值,得到无残余应力标准件总磁场信号的平均值Vtl, V0 = (V1(i+V3CI)/2 ;以此方法将探头紧密贴附于已知不同残余应力的η个航空铝合金标准件上,第一固态磁场传感 器(I)和第三固态磁场传感器(3)的连...

【专利技术属性】
技术研发人员:李勇闫贝陈振茂刘相彪李一力
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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