超声法的残余应力场无损检测与表征

【摘要】：残余应力对机械构件的服役性能具有重大影响,尤其是对其强度、疲劳寿命和尺寸稳定性。如何快速、无损和准确的评估出构件表面或一定深度内的残余应力状态一直是研究难点和热点问题。为了解决这一问题,基于声弹性理论,采用超声波无损检测技术,研究超声波传播速度和方向与应力的关系,对比不同类型超声波对应力的敏感程度,发现沿应力方向传播的纵波波速受应力的影响最大。设计了一发一收斜入射探头,通过激发出的临界折射纵波(LCR波)来检测被测件的残余应力。针对深度梯度残余应力的检测,建立了超声梯度检测模型,利用超声频率与渗透深度的关系推导了应力梯度计算公式。设计C形应力试样,通过该试样产生的应力梯度来验证残余应力场的超声表征。