基于温度场有限元分析仿真的亚表面损伤检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于温度场有限元分析仿真的的亚表面损伤检测方法，其特征在于，当对零件上下表面加恒温热源时，零件基体内的温度场分布曲线会有两个转折点，分别对应于裂纹的上下端。对被测零件上下表面加恒温热源，用高分辨率扫描热探针探测零件上表面稳定后的温度场分布，得到实测温度场变化曲线；建立具有不同深度亚表面损伤裂纹零件的三维模型，对零件模型的温度场分布进行有限元分析仿真，得到仿真温度场变化曲线。通过计算分析实测的和仿真的温度场分布曲线相对误差，根据仿真变化曲线的拐点判定出损伤裂纹的深度。本发明专利技术能够在不损伤零件的情况下短周期、低成本检测出零件亚表面损伤裂纹的深度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学超精密加工领域中一种进行零件非破坏性亚表面质量检测的方法，特别涉及一种基于温度场有限元分析仿真的的亚表面损伤检测方法。
技术介绍
光学零件加工成形(如相机镜头、透镜、望远镜和反射镜)一般会经过研磨、抛光等传统加工工序。然而，在研磨光学玻璃过程中，磨粒可以看成是一个个大小不同、分布不均的压头。根据压痕断裂力学模型，压头对光学材料表面施加一定的压力，所以，在压头与光学材料的相互作用中，压头正下方的光学材料会产生非弹性变形区(塑性变形区)。当压力载荷继续增大，磨粒压头切入光学材料的深度进一步增加，导致材料内部非弹性区不断扩大，并且在亚表面层产生残余应力。当加载产生的应力值超过材料本身极限应力时，光学材料内部逐渐发展产生中央/径向裂纹。现有亚表面损伤研究理论与结果表明，在光学材料加工过程中不断出现的中央裂纹/径向裂纹是形成亚表面损伤层的主要原因。都无法避免在光学亚表面产生不同程度的亚表面损伤，常表现为被掩埋在重沉积层下的裂纹、孔洞等亚表面缺陷。在高精密光学系统应用领域(如高分辨率空间相机镜头和高功率固体激光装置等)对光学元件中的亚表面损伤层提出了要求，并严格限制光学亚表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于温度场有限元分析仿真的的亚表面损伤检测方法，其特征在于，包括下述步骤：（１）固定被测光学零件且保证零件四周没有影响热传导的较大障碍物，在零件上表面设置第一加热恒温源Ｔ１，下表面设置第二加热恒温源Ｔ２，Ｔ２＞Ｔ１，直至上、下表面加热恒温源Ｔ１、Ｔ２热传递到达动态平衡。（２）用高分辨率扫描热探针探测被测光学零件上表面Ｄ区域中上方温度场的分布，得出实测温度场分布曲线；（３）用有限元分析软件建立被测光学零件的三维模型，设置与步骤（１）相同的温度环境，且设定被测光学零件三维模型中Ｄ区域存在ｈ的亚表面损伤裂纹深度，模拟计算被测光学零件三维模型温度场的变化，得到仿真的温度场分布曲线；（４）比较步...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王海容，王健云，蒋庄德，苑国英，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87