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超声残余应力测试应力系数K的标定

发表时间 : 2018/01/11 08:43:08

  新技术,新方法

在国家各个行业中,残余应力会对结构件产生很大的影响,所以测量残余应力的方法是大家讨论的问题。目前测试残余应力的方法分为有损检测和无损检测,有损检测既是盲孔法,对在役的设备的零部件不适用。而无损检测主要包括磁场法、X射线法和超声法。磁场法精度一般,只适用于铁磁性材料。X射线法测量时间较久,对人体也有一定的危害。所以最适用的就是超声法了,它适用于各种材料,测试时间短,对人体无害。

于是汉正检测技术有限公司与西南交通大学展开了深入的合作,目前超声应力分析仪已经问世。

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超声残余应力测试应力系数K的标定

残余应力是材料内部不均匀塑性变形引起的自身保持平衡的弹性应力,在机械加工和使用过程中不可避免地产生残余应力。在超声残余应力测试的影响因素中,应力系数K标定的准确性是影响超声残余应力测试准确性的因素之一,其标定方法如下:

一、应力系数的重要性

对于不同材料的被检工件与不同间距的传感器其应力系数是不同,所以应力系数的标定对于残余应力超声无损检测技术相当重要。

二、应力系数标定的原理

残余应力超声无损检测仪系数的标定是基于拉力试验机产生标准应力值的原理形成的,拉力压试验机对试件产生一组准确的拉应力值,将残余应力超声无损检测仪应力系数假定为1

根据公式:


              

              △σ=K△t

由式可知,此时残余应力的变化量△σ等于临界折射纵波声速的变化量△t,残余应力超声无损检测仪此时测出的余应力的变化量△σ也就是临界折射纵波声速的变化量△t,而实际残余应力的变化量△σ是拉力试验机给定的拉应力。

三、标定程序

1)将超声应力检测系统的探头置于拉伸试件检测区域。

2)控制拉伸机试验机,使试件中的应力为零,用超声应力仪记录对应的零应力的临界折射纵波在楔块间的传播声时t0。                       

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3)在0到试件屈服极限间选择nn7)个标定点(最大值小于屈服极限),对每个标定点控制拉伸试验机,使试件中的应力为设定值,记录相应的应力值i和临界折射纵波在传感器楔块间的传播时间ti

4)根据记录的各标定点的应力σi和声时数据tii=1~n),采用Origin软件计算得到试件材料的声弹性应力系数K,下图是传感器间距为50mm被检材料为45号钢的声时变化△t与应力变化△σ的关系图例,对数据进行线性拟合,得到的直线斜率的倒数即为应力系数K

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5)将上述标定得到的零应力声时t0和声弹性应力系数K输入到超声应力检测系统中,控制拉伸试验机,使试件中的应力为各标定点的设定值,对各测试点,记录拉压试验机给出的应力σx和超声应力测量系统测出的应力σy,将拉伸试验机给出的应力值作为标准值,计算超声应力测量系统的测量误差。

6)若误差超过±20Mpa,则说明声弹性系数K的标定值有误,应重新进行标定。

下图为残余应力系数标定和校准流程图

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