【技术实现步骤摘要】
一种超声波测量轧制金属材料表面应力张量的方法
本专利技术涉及一种超声波测量轧制金属材料表面应力张量的方法,属于超声波无损检测
技术介绍
金属材料在机械制造过程中不可避免地会产生塑性应变,导致残余应力,同时在工件服役过程中,工件的内部受到老化或外部载荷的影响,应力将发生变化。测量工件表面应力不仅能为结构服役的安全评价提供数据支撑,而且还能在此基础上改进生产工艺和构件加工方法从而进一步延长工件的使用寿命,降低生产运营成本。物体内的应力检测技术有很多种,根据是否破坏被检测物体,可细分为三大类:有损检测、微损伤检测和无损检测有损检测和微有损检测又称为机械检测方法,其中钻孔法应用最为普遍。无损检测则是用非破坏性的物理方法对构件应力进行检测,主要包括X射线衍射法、光弹性法、涡流法和超声波法等方法。其中X射线法,超声法在轨道交通领域应用最为普遍。超声波测量残余应力是基于声弹性理论,当构件受到力作用时会导致超声波在材料内部的传播速度、超声频率、振幅、相位和能量等参量的变化,通过对构件内超声波这些参量的测量,根据相关模型可间接求出构件内部的应力值。在现有的超声波残余应力测量技术中,假定测量方向为主应力方向,但实际的工程应用中对应力控制要求高的工件应力场分布复杂导致难以确定主应力方向,如压力容器、高铁转向架、轨道列车车体等。而在工程结构的可靠性评估领域,准确获得危险位置的主应力大小和方向,是计算工程结构使用寿命、安全性的先决条件;同时现有技术均假定被测材料为各项同性材料,但对于轧制金属材料而言,由于轧制 ...
【技术保护点】
1.一种超声波测量轧制金属材料表面应力张量的方法,其步骤如下:/nS1、沿轧制方向制作与待测工件相同材料的零应力的拉伸试样,在拉伸试样表面沿不同取向角x放置超声探头,进行超声波应力测试,得到不同取向角x所对应的零应力声时t
【技术特征摘要】
1.一种超声波测量轧制金属材料表面应力张量的方法,其步骤如下:
S1、沿轧制方向制作与待测工件相同材料的零应力的拉伸试样,在拉伸试样表面沿不同取向角x放置超声探头,进行超声波应力测试,得到不同取向角x所对应的零应力声时t0,通过对多组取向角x及其所对应的零应力声时t0进行拟合,得到取向角x与零应力声t0的关系曲线;记取向角x所对应的零应力声时记为t0(x);
所述取向角x为与扎制方向所呈角度,所述零应力声时t0为临界折射波在试样零应力状态下的传播时间;
S2、将步骤S1制备的零应力的拉伸试验夹持在拉伸机上,分别沿轧制方向和垂直于扎制方向放置超声探头,在零应力及不同应力加载状态下进行超声波应力测试,标定所述拉伸试样平行于轧制方向的名义声弹性系数K||和垂直于轧制方向的名义声弹性系数K⊥;
S3、在待测工件表面沿扎制方向,每隔Δβ取向角放置超声探头,进行超声波应力测试,得到组待测工件取向角j·Δβ所对应的临界折射波传播时间t(j·Δβ),
S4、记待测工件的表面应力张量的两互相垂直主应力分别为σ1、σ2,σ1与轧制方向所呈角度为θ,根据步骤S1-S2得到的取向角x与零应力声时t0的关系曲线、拉伸试样平行于轧制方向的名义声弹性系数K||、拉伸试样垂直于轧制方向的名义声弹性系数K⊥和步骤S3得到的组待测工件取向角j·Δβ所对应的临界折射纵波传播时间t(j·Δβ),代入以下关系式,得到个非线性三元方程组:
S5、求解步骤S4的非线性三元方程组,得到个元素的解集计算所述个元素的解集中心点,得到待测工件表面的应力张量[σ1σ2θ]。
2.根据权利要求1所述的一种超声波测量轧制金属材料表面应力张量的方法,其特征在于:在S1步骤中,在拉伸试样表面沿不同取向角x放置超声探头,进行超声波应力测试,得到不同取向角x所对应的零应力声时t0,通过对多组取向角x及其所对应的零应力声时t0进行拟合,得到取向角x与零应力声时t0的关系曲线的具体方法是:
S11、在拉伸试样表面沿扎制方向,每隔△α取向角放置超声探头,进行超声波应力测试,超声波接收探头采集每个取向角x,x=i·Δα所对应的零应力状态测量波形wt0(x),
S12、对所采集的每个取向角...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈兵,朱忠尹,苟国庆,胡彧孜,路伟,曹开,靳军军,杨邦建,郭沫呈,
申请(专利权)人:西南交通大学,
类型:发明
国别省市:四川;51
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