一種超聲無(wú)損評(píng)價(jià)鋁合金鍛件內(nèi)部殘余應(yīng)力水平的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種超聲無(wú)損評(píng)價(jià)鋁合金鍛件內(nèi)部殘余應(yīng)力水平的方法。本發(fā)明利用超聲波在材料中的傳播速度會(huì)在一定程度上受材料中應(yīng)力的影響這一現(xiàn)象，通過(guò)聲速變化反應(yīng)大型鋁合金鍛件中不同位置之間的殘余應(yīng)力水平差異。該方法具有檢測(cè)速度快、測(cè)量深度大經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。它利用超聲波的“聲彈性效應(yīng)”測(cè)量大型鋁合金鍛件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，具有測(cè)量速度快、使用方便、測(cè)量范圍靈活、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。該方法的單次測(cè)量時(shí)間約5分鐘，比中子衍射測(cè)量殘余應(yīng)力方法單次測(cè)量時(shí)間短，檢測(cè)速度快，其測(cè)量深度最大能達(dá)到400mm，高于中子衍射法的測(cè)量深度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于X射線(xiàn)法或巴克豪森噪聲法的測(cè)量深度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超聲無(wú)損評(píng)價(jià)鋁合金鍛件內(nèi)部殘余應(yīng)力水平的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種超聲無(wú)損評(píng)價(jià)鋁合金鍛件內(nèi)部殘余應(yīng)力水平 的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 大型鋁合金鍛件為了達(dá)到力學(xué)性能要求，需要進(jìn)行固溶及時(shí)效處理，在固溶過(guò)程 中，由于鍛件的尺寸太大造成其在快速冷卻過(guò)程中各部位的冷速存在較大差異，從而產(chǎn)生 不均勻的收縮變形，帶來(lái)較大的殘余應(yīng)力。盡管通過(guò)冷壓、預(yù)拉伸、時(shí)效等工藝可以在一定 程度上消除殘余應(yīng)力，但這些工藝對(duì)殘余應(yīng)力的消除效果與最初的殘余應(yīng)力水平有關(guān)，不 同的殘余應(yīng)力狀態(tài)需要不同的消除工藝。但是，由于目前缺少一種能夠無(wú)損測(cè)量固溶過(guò)程 中殘余應(yīng)力的手段，使得現(xiàn)有的殘余應(yīng)力消除工藝缺少參考依據(jù)而出現(xiàn)殘余應(yīng)力消除不充 分，進(jìn)而造成大型鋁合金鍛件在后續(xù)加工中出現(xiàn)不規(guī)則變形，影響產(chǎn)品合格率。
[0003] 傳統(tǒng)的無(wú)損評(píng)價(jià)殘余應(yīng)力方法主要是X射線(xiàn)法和巴克豪森噪聲法，但它們的穿透 深度較淺，前者只能測(cè)量材料表面幾十最多上百微米范圍內(nèi)的殘余應(yīng)力，后者的測(cè)量深度 也不超過(guò)0. 3_。而造成加工過(guò)程中不規(guī)則變形的原因主要是鍛件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，目前只 有中子衍射法可以測(cè)量，但該方法需要龐大的設(shè)備投入，成本過(guò)高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題而設(shè)計(jì)提供了一種超聲波無(wú)損測(cè)量 鋁合金鍛件內(nèi)部殘余應(yīng)力水平的方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 該方法的步驟是：
[0007] (1)選擇探頭
[0008] 1. 1選擇探頭
[0009] 使用垂直發(fā)射的偏振橫波探頭，根據(jù)待測(cè)鋁合金鍛件的厚度選擇探頭的晶片直徑 和頻率，選擇的原則是：探頭發(fā)出的超聲波在鋁合金鍛件中傳播時(shí)的二次底波的幅度不小 于一次底波幅度的20%，如不滿(mǎn)足這一要求，需要選擇晶片直徑更大或頻率更低的探頭，直 到滿(mǎn)足這一條件為止；
[0010] 1.2選配耦合劑
[0011] 使用與探頭相匹配的專(zhuān)用耦合劑，使探頭牢固固定在待測(cè)鍛件表面，同時(shí)保證探 頭沿自身中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不脫離鍛件表面；
[0012] (2)標(biāo)定
[0013] 2.1 取樣
[0014] 在待測(cè)鍛件上沿鍛件長(zhǎng)度方向取下一個(gè)長(zhǎng)200-300mm，寬10_30mm，厚5_20mm的拉 伸試樣，
[0015] 2. 2 標(biāo)定
[0016] 2. 2.1連接設(shè)備
[0017] 脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出接口和同步接口分別與多通道數(shù)字示波器的輸入接口和 同步接口通過(guò)同軸電纜連接；通過(guò)同軸電纜將探頭接到脈沖信號(hào)發(fā)生器的發(fā)射/接收接 Π,
[0018] 2. 2. 2夾持試樣并安放探頭
[0019] 將試樣安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，試樣長(zhǎng)度方向?yàn)槔煸囼?yàn)機(jī)的加載方向，將探頭利 用耦合劑耦合在拉伸試樣任意最大表面的中心，將引伸計(jì)加持在試樣寬度方向，
[0020] 2. 2. 3標(biāo)定測(cè)量參數(shù)
[0021] 打開(kāi)脈沖信號(hào)發(fā)生器和多通道數(shù)字示波器，旋轉(zhuǎn)探頭，使其接口方向與試樣長(zhǎng) 度方向平行，測(cè)量一次底波與二次底波的時(shí)間間隔，記為h，未加載荷時(shí)，橫波波速V(l = 2C +、，其中，c為拉伸試樣的厚度；
[0022] 對(duì)拉伸試樣施加逐漸增加的軸向拉伸載荷，直到軸向應(yīng)力達(dá)到拉伸試樣屈服強(qiáng)度 的70% -80%，在加載過(guò)程中，軸向應(yīng)力每增加 10-100MPa，分別一次底波與二次底波的時(shí) 間間隔\ ;利用引伸計(jì)記錄下每一種載荷下試樣寬度b的變化Λ匕，則每一載荷下橫波波速 ν? = 2Χ((^ΧΛΙ^ + ?3)+\;以軸向應(yīng)力為縱坐標(biāo)，以（Vi-VQ)為橫坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)系上 繪制出載荷與聲速變化關(guān)系曲線(xiàn)，將曲線(xiàn)進(jìn)行線(xiàn)性擬合，擬合后直線(xiàn)的斜率稱(chēng)為橫波聲彈 性系數(shù)K ；
[0023] ⑶測(cè)量
[0024] 3. 1選擇待測(cè)位置
[0025] 在鋁合金鍛件的最大表面上標(biāo)出待測(cè)位置，待測(cè)位置必須包含該表面的中心點(diǎn)、 距離任意一個(gè)側(cè)邊30-100mm以?xún)?nèi)的1_2個(gè)點(diǎn)、以及距離兩個(gè)鄰邊均在30_100mm以?xún)?nèi)的1_2 個(gè)點(diǎn)，總的測(cè)量點(diǎn)數(shù)不少于5個(gè)，
[0026] 3. 2測(cè)量各個(gè)位置的橫波聲速
[0027] 測(cè)量上述各待測(cè)點(diǎn)與背面之間的距離Sj，仍采用2. 2. 1中的方法連接探頭、脈沖信 號(hào)發(fā)生器和多通道數(shù)字示波器，將探頭耦合在待測(cè)位置上并旋轉(zhuǎn)，探頭每旋轉(zhuǎn)10° -30° 測(cè)量一下一次底波起始位置與二次底波起始位置之間的時(shí)間間隔\，直到探頭旋轉(zhuǎn)一周， 計(jì)算所有時(shí)間間隔\的算數(shù)平均值，計(jì)算各時(shí)間間隔\與之差Λ\_，若某一 tj所對(duì)應(yīng)大于Atj平均i的2倍，則刪去這一時(shí)間間隔\_，計(jì)算其余所有數(shù)據(jù)的算數(shù)平 均值，在這一測(cè)量位置的橫波聲速' =2Sj + tj平均。重復(fù)上述步驟，獲得所有待測(cè)點(diǎn) 的橫波聲速；
[0028] (4)計(jì)算殘余應(yīng)力
[0029] 將所有待測(cè)點(diǎn)處測(cè)得的橫波速度Vj取算數(shù)平均值，各點(diǎn)的殘余應(yīng)力σ」= Κ X (Vj-Vj 平均)。
[0030] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明利用超聲波在材料中的傳播速度會(huì)在一定程度上受材料 中應(yīng)力的影響這一現(xiàn)象，通過(guò)聲速變化反應(yīng)大型鋁合金鍛件中不同位置之間的殘余應(yīng)力水 平差異。該方法具有檢測(cè)速度快、測(cè)量深度大經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。它利用超聲波的"聲彈性效 應(yīng)"測(cè)量大型鋁合金鍛件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，具有測(cè)量速度快、使用方便、測(cè)量范圍靈活、經(jīng)濟(jì) 性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0031] 該方法的單次測(cè)量時(shí)間約5分鐘，比中子衍射測(cè)量殘余應(yīng)力方法單次測(cè)量時(shí)間 短，檢測(cè)速度快，同時(shí)，該方法得益于超聲波對(duì)鋁合金材料的高穿透能力，其測(cè)量深度最大 能達(dá)到400mm，高于中子衍射法的測(cè)量深度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于X射線(xiàn)法或巴克豪森噪聲法的測(cè)量深 度，第三，該方法單次測(cè)量的成本僅為中子衍射法的幾百分之一，具有明顯的經(jīng)濟(jì)性，第四， 該方法無(wú)放射性，而使用安全。

【具體實(shí)施方式】
[0032] (1)選擇探頭
[0033] 1. 1選擇探頭
[0034] 使用垂直發(fā)射的偏振橫波探頭，根據(jù)待測(cè)鋁合金鍛件的厚度選擇探頭的晶片直徑 和頻率，選擇的原則是：探頭發(fā)出的超聲波在鋁合金鍛件中傳播時(shí)的二次底波的幅度不小 于一次底波幅度的20%，如不滿(mǎn)足這一要求，需要選擇晶片直徑更大或頻率更低的探頭，直 到滿(mǎn)足這一條件為止；
[0035] 1. 2選配耦合劑
[0036] 使用與探頭相匹配的專(zhuān)用耦合劑，使探頭牢固固定在待測(cè)鍛件表面，同時(shí)保證探 頭沿自身中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不脫離鍛件表面；
[0037] (2)標(biāo)定
[0038] 2. 1 取樣
[0039] 在待測(cè)鍛件上沿鍛件長(zhǎng)度方向取下一個(gè)長(zhǎng)200-300mm，寬10_30mm，厚5_20mm的拉 伸試樣，
[0040] 2. 2 標(biāo)定
[0041] 2. 2.1連接設(shè)備
[0042] 脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出接口和同步接口分別與多通道數(shù)字示波器的輸入接口和 同步接口通過(guò)同軸電纜連接；通過(guò)同軸電纜將探頭接到脈沖信號(hào)發(fā)生器的發(fā)射/接收接 Π,
[0043] 2. 2. 2夾持試樣并安放探頭
[0044] 將試樣安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，試樣長(zhǎng)度方向?yàn)槔煸囼?yàn)機(jī)的加載方向，將探頭利 用耦合劑耦合在拉伸試樣任意最大表面的中心，將引伸計(jì)加持在試樣寬度方向，
[0045] 2. 2. 3標(biāo)定測(cè)量參數(shù)
[0046] 打開(kāi)脈沖信號(hào)發(fā)生器和多通道數(shù)字示波器，旋轉(zhuǎn)探頭，使其接口方向與試樣長(zhǎng) 度方向平行，測(cè)量一次底波與二次底波的時(shí)間間隔，記為h，未加載荷時(shí)，橫波波速V(l = 2C +、，其中，c為拉伸試樣的厚度；
[0047] 對(duì)拉伸試樣施加逐漸增加的軸向拉伸載荷，直到軸向應(yīng)力達(dá)到拉伸試樣屈服強(qiáng)度 的70% -80%，在加載過(guò)程中，軸向應(yīng)力每增加 10-100MPa，分別一次底波與二次底波的時(shí) 間間隔\ ;利用引伸計(jì)記錄下每一種載荷下試樣寬度b的變化Λ匕，則每一載荷下橫波波速 ν? = 2Χ((^ΧΛΙ^ + ?3)+\;以軸向應(yīng)力為縱坐標(biāo)，以（Vi-VQ)為橫坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)系上 繪制出載荷與聲速變化關(guān)系曲線(xiàn)，將曲線(xiàn)進(jìn)行線(xiàn)性擬合，擬合后直線(xiàn)的斜率稱(chēng)為橫波聲彈 性系數(shù)K ；
[0048] (3)測(cè)量
[0049] 3. 1選擇待測(cè)位置
[0050] 在鋁合金鍛件的最大表面上標(biāo)出待測(cè)位置，待測(cè)位置必須包含該表面的中心點(diǎn)、 距離任意一個(gè)側(cè)邊30-100mm以?xún)?nèi)的1_2個(gè)點(diǎn)、以及距離兩個(gè)鄰邊均在30_100mm以?xún)?nèi)的1_2 個(gè)點(diǎn)，總的測(cè)量點(diǎn)數(shù)不少于5個(gè)，
[0051] 3. 2測(cè)量各個(gè)位置的橫波聲速
[0052] 測(cè)量上述各待測(cè)點(diǎn)與背面之間的距離Sj，仍采用2. 2. 1中的方法連接探頭、脈沖信 號(hào)發(fā)生器和多通道數(shù)字示波器，將探頭耦合在待測(cè)位置上并旋轉(zhuǎn)，探頭每旋轉(zhuǎn)10° -30° 測(cè)量一下一次底波起始位置與二次底波起始位置之間的時(shí)間間隔\，直到探頭旋轉(zhuǎn)一周， 計(jì)算所有時(shí)間間隔\的算數(shù)平均值，計(jì)算各時(shí)間間隔\與之差Λ\_，若某一 tj所對(duì)應(yīng)大于Atj平均i的2倍，則刪去這一時(shí)間間隔\_，計(jì)算其余所有數(shù)據(jù)的算數(shù)平 均值，在這一測(cè)量位置的橫波聲速' =2Sj + tj平均。重復(fù)上述步驟，獲得所有待測(cè)點(diǎn) 的橫波聲速；
[0053] (4)計(jì)算殘余應(yīng)力
[0054] 將所有待測(cè)點(diǎn)處測(cè)得的橫波速度Vj取算數(shù)平均值，各點(diǎn)的殘余應(yīng)力σ」= Κ X (Vj-Vj 平均)。
[0055] 實(shí)施例1
[0056] 牌號(hào)為7A85的大型鋁合金鍛件，長(zhǎng)2000mm，寬1000mm，厚250mm。其檢測(cè)步驟如 下：
[0057] (1)選擇探頭
[0058] 1. 1選擇探頭
[0059] 使用垂直發(fā)射的偏振橫波探頭，根據(jù)待測(cè)鋁合金鍛件的厚度選擇探頭的晶片直徑 和頻率，選擇的原則是：探頭發(fā)出的超聲波在鋁合金鍛件中傳播時(shí)的二次底波的幅度不小 于一次底波幅度的20%，如不滿(mǎn)足這一要求，需要選擇晶片直徑更大或頻率更低的探頭，直 到滿(mǎn)足這一條件為止；
[0060] 1. 2選配耦合劑
[0061] 使用與探頭相匹配的專(zhuān)用耦合劑，使探頭牢固固定在待測(cè)鍛件表面，同時(shí)保證探 頭沿自身中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不脫離鍛件表面；
[0062] (2)標(biāo)定
[0063] 2. 1 取樣
[0064] 在待測(cè)鍛件上沿鍛件長(zhǎng)度方向取下一個(gè)長(zhǎng)300臟，寬30臟，厚20mm的拉伸試樣，
[0065] 2. 2 標(biāo)定
[0066] 2. 2. 1連接設(shè)備
[0067] 脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出接口和同步接口分別與多通道數(shù)字示波器的輸入接口和 同步接口通過(guò)同軸電纜連接；通過(guò)同軸電纜將探頭接到脈沖信號(hào)發(fā)生器的發(fā)射/接收接 Π,
[0068] 2. 2. 2夾持試樣并安放探頭
[0069] 將試樣安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，試樣長(zhǎng)度方向?yàn)槔煸囼?yàn)機(jī)的加載方向，將探頭利 用耦合劑耦合在拉伸試樣任意最大表面的中心，將引伸計(jì)加持在試樣寬度方向，
[0070] 2. 2. 3標(biāo)定測(cè)量參數(shù)
[0071] 打開(kāi)脈沖信號(hào)發(fā)生器和多通道數(shù)字示波器，旋轉(zhuǎn)探頭，使其接口方向與試樣長(zhǎng)度 方向平行，測(cè)量一次底波與二次底波的時(shí)間間隔，記為h = 12. 893微秒，未加載荷時(shí)，橫波 波速ν。= 2c + tQ = 3102米/秒，其中，c為拉伸試樣的厚度；
[0072] 對(duì)拉伸試樣施加逐漸增加的軸向拉伸載荷，直到軸向應(yīng)力達(dá)到拉伸試樣屈服強(qiáng) 度的80 %，在加載過(guò)程中，軸向應(yīng)力每增加 lOOMPa，分別一次底波與二次底波的時(shí)間間隔 t ;利用引伸計(jì)記錄下每一種載荷下試樣寬度b的變化Abi;則每一載荷下橫波波速\ = 2Χ((^ΧΛ4 + ?3)+\;以軸向應(yīng)力為縱坐標(biāo)，以（Vi-VQ)為橫坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)系上繪制 出載荷與聲速變化關(guān)系曲線(xiàn)，將曲線(xiàn)進(jìn)行線(xiàn)性擬合，擬合后直線(xiàn)的斜率稱(chēng)為橫波聲彈性系 數(shù)K = 10. 8兆帕?秒/米;
[0073] (3)測(cè)量
[0074] 3. 1選擇待測(cè)位置
[0075] 在鋁合金鍛件的最大表面上標(biāo)出待測(cè)位置，分別為表面中心點(diǎn)、距離中心點(diǎn)50mm、 100mm、200mm、300mm、400mm且落在中心線(xiàn)上的20個(gè)點(diǎn)、距離兩個(gè)長(zhǎng)邊35mm且落在中心線(xiàn)上 的2個(gè)點(diǎn)、距離兩個(gè)短邊35mm且落在中心線(xiàn)上的2個(gè)點(diǎn)、以及距離兩個(gè)鄰邊均為35mm以?xún)?nèi) 的2個(gè)點(diǎn)；
[0076] 3. 2測(cè)量各個(gè)位置的橫波聲速
[0077] 測(cè)量上述各待測(cè)點(diǎn)與背面之間的距離Sj，仍采用2. 2. 1中的方法連接探頭、脈沖信 號(hào)發(fā)生器和多通道數(shù)字示波器，將探頭耦合在待測(cè)位置上并旋轉(zhuǎn)，探頭每旋轉(zhuǎn)30°測(cè)量一 下一次底波起始位置與二次底波起始位置之間的時(shí)間間隔直到探頭旋轉(zhuǎn)一周，計(jì)算所 有時(shí)間間隔\的算數(shù)平均值，計(jì)算各時(shí)間間隔\與之差Λ \_，若某一 \所對(duì) 應(yīng)大于的2倍，則刪去這一時(shí)間間隔計(jì)算其余所有數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值tjT ，在這一測(cè)量位置的橫波聲速Vj = 2Sj-tjWo重復(fù)上述步驟，獲得所有待測(cè)點(diǎn)的橫波聲 速；
[0078] (4)計(jì)算殘余應(yīng)力
[0079] 將所有待測(cè)點(diǎn)處測(cè)得的橫波速度\取算數(shù)平均值，各點(diǎn)的殘余應(yīng)力= Κ X (Vj-Vj 平均)。
[0080] 實(shí)施例2
[0081] 牌號(hào)為7A85的大型鋁合金鍛件，長(zhǎng)500mm，寬400mm，厚300mm。其檢測(cè)步驟如下：
[0082] (1)選擇探頭
[0083] 1. 1選擇探頭
[0084] 使用垂直發(fā)射的偏振橫波探頭，根據(jù)待測(cè)鋁合金鍛件的厚度選擇探頭的晶片直徑 和頻率，選擇的原則是：探頭發(fā)出的超聲波在鋁合金鍛件中傳播時(shí)的二次底波的幅度不小 于一次底波幅度的20%，如不滿(mǎn)足這一要求，需要選擇晶片直徑更大或頻率更低的探頭，直 到滿(mǎn)足這一條件為止；
[0085] 1. 2選配耦合劑
[0086] 使用與探頭相匹配的專(zhuān)用耦合劑，使探頭牢固固定在待測(cè)鍛件表面，同時(shí)保證探 頭沿自身中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不脫離鍛件表面；
[0087] (2)標(biāo)定
[0088] 2. 1 取樣
[0089] 在待測(cè)鍛件上沿鍛件長(zhǎng)度方向取下一個(gè)長(zhǎng)200臟，寬10臟，厚5mm的拉伸試樣，
【權(quán)利要求】
1. 一種超聲無(wú)損評(píng)價(jià)鋁合金鍛件內(nèi)部殘余應(yīng)力水平的方法，其特征在于：該方法的步 驟是： (1)選擇探頭 1. 1選擇探頭 使用垂直發(fā)射的偏振橫波探頭，根據(jù)待測(cè)鋁合金鍛件的厚度選擇探頭的晶片直徑和頻 率，選擇的原則是：探頭發(fā)出的超聲波在鋁合金鍛件中傳播時(shí)的二次底波的幅度不小于一 次底波幅度的20%，如不滿(mǎn)足這一要求，需要選擇晶片直徑更大或頻率更低的探頭，直到滿(mǎn) 足這一條件為止； 1. 2選配耦合劑 使用與探頭相匹配的專(zhuān)用耦合劑，使探頭牢固固定在待測(cè)鍛件表面，同時(shí)保證探頭沿 自身中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不脫離鍛件表面； (2)標(biāo)定 2. 1取樣 在待測(cè)鍛件上沿鍛件長(zhǎng)度方向取下一個(gè)長(zhǎng)200-300mm，寬10_30mm，厚5_20mm的拉伸試 樣， 2. 2標(biāo)定 2. 2. 1連接設(shè)備 脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出接口和同步接口分別與多通道數(shù)字示波器的輸入接口和同步 接口通過(guò)同軸電纜連接；通過(guò)同軸電纜將探頭接到脈沖信號(hào)發(fā)生器的發(fā)射/接收接口， 2. 2. 2夾持試樣并安放探頭 將試樣安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，試樣長(zhǎng)度方向?yàn)槔煸囼?yàn)機(jī)的加載方向，將探頭利用率禹 合劑耦合在拉伸試樣任意最大表面的中心，將引伸計(jì)加持在試樣寬度方向， 2. 2. 3標(biāo)定測(cè)量參數(shù) 打開(kāi)脈沖信號(hào)發(fā)生器和多通道數(shù)字示波器，旋轉(zhuǎn)探頭，使其接口方向與試樣長(zhǎng)度方向 平行，測(cè)量一次底波與二次底波的時(shí)間間隔，記為t(i，未加載荷時(shí)，橫波波速V(| = Zc + td,其 中，C為拉伸試樣的厚度； 對(duì)拉伸試樣施加逐漸增加的軸向拉伸載荷，直到軸向應(yīng)力達(dá)到拉伸試樣屈服強(qiáng)度的 70% -80%，在加載過(guò)程中，軸向應(yīng)力每增加 10-100MPa，分別一次底波與二次底波的時(shí)間 間隔\ ;利用引伸計(jì)記錄下每一種載荷下試樣寬度b的變化Abi;則每一載荷下橫波波速\ = 2Χ((^ΧΛΙ^ + ?3)+\;以軸向應(yīng)力為縱坐標(biāo)，以（Vi-VQ)為橫坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)系上繪 制出載荷與聲速變化關(guān)系曲線(xiàn)，將曲線(xiàn)進(jìn)行線(xiàn)性擬合，擬合后直線(xiàn)的斜率稱(chēng)為橫波聲彈性 系數(shù)K; ⑶測(cè)量 3. 1選擇待測(cè)位置 在鋁合金鍛件的最大表面上標(biāo)出待測(cè)位置，待測(cè)位置必須包含該表面的中心點(diǎn)、距離 任意一個(gè)側(cè)邊30-100mm以?xún)?nèi)的1_2個(gè)點(diǎn)、以及距離兩個(gè)鄰邊均在30_100mm以?xún)?nèi)的1_2個(gè) 點(diǎn)，總的測(cè)量點(diǎn)數(shù)不少于5個(gè)， 3. 2測(cè)量各個(gè)位置的橫波聲速 測(cè)量上述各待測(cè)點(diǎn)與背面之間的距離b仍采用2. 2. 1中的方法連接探頭、脈沖信號(hào)發(fā) 生器和多通道數(shù)字示波器，將探頭耦合在待測(cè)位置上并旋轉(zhuǎn)，探頭每旋轉(zhuǎn)10° -30°測(cè)量 一下一次底波起始位置與二次底波起始位置之間的時(shí)間間隔直到探頭旋轉(zhuǎn)一周，計(jì)算 所有時(shí)間間隔\的算數(shù)平均值，計(jì)算各時(shí)間間隔\與之差Λ \_，若某一 tj所 對(duì)應(yīng)大于的2倍，則刪去這一時(shí)間間隔計(jì)算其余所有數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值 ，在這一測(cè)量位置的橫波聲速' =2Sj-tjTOo重復(fù)上述步驟，獲得所有待測(cè)點(diǎn)的橫波 聲速； (4)計(jì)算殘余應(yīng)力 將所有待測(cè)點(diǎn)處測(cè)得的橫波速度\取算數(shù)平均值，各點(diǎn)的殘余應(yīng)力= Κ X (vj-vj 平均)。
【文檔編號(hào)】G01L1/25GK104048785SQ201410251079
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】王曉, 史亦韋, 梁菁, 李國(guó)愛(ài), 楊平華 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院