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          殘余應力檢測設備
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          激光電子散斑干涉法測試應力設備

          作者:admin    發(fā)布時(shí)間:2020-03-14 17:19     瀏覽次數 :


          激光電子散斑干涉法測試應力技術(shù)及設備簡(jiǎn)介

          哈爾濱工業(yè)大學(xué) 先進(jìn)焊接與連接國家重點(diǎn)實(shí)驗室

           
          簡(jiǎn)介 哈爾濱工業(yè)大學(xué)先進(jìn)焊接與連接國家重點(diǎn)實(shí)驗室與國外著(zhù)名研究結構合作開(kāi)發(fā)出具有國際最高精度的應力測試技術(shù)裝置--便攜式激光電子散斑法殘余應力測試設備,與其它應力測試手段比較,本方法的最大特點(diǎn)是測試原理先進(jìn)、精度高,應力測量誤差一般僅為被測材料屈服強度的 5-8%,同時(shí)測試過(guò)程快捷方便,成為目前最先進(jìn)的應力測試技術(shù)之一。
           
          設備用途 該技術(shù)設備適用于各類(lèi)熱加工方法如焊接、鑄造、壓力成形熱處理、各類(lèi)冷加工如機械加工等方式制造的金屬構件的殘余應力測量,以及其它制造方式得到的具有恒定彈性模量 E 的材料的應力測量。
           
          測試原理及特點(diǎn) 激光散斑干涉法測試應力技術(shù)是基于小孔法應力測試原理開(kāi)發(fā)的,具體說(shuō),是將位于應力場(chǎng)內的待測試位置鉆一直徑Φ 1~2mm、深 1~2mm 的小孔,構件內應力平衡受到破壞,鉆孔周?chē)膽⒅匦抡{整,通過(guò)激光散斑圖像采集得到鉆孔前后反映孔周?chē)鷳冏兓募す怆娮由邎D像,進(jìn)一步對兩幅圖像進(jìn)行光學(xué)分析處理,獲得鉆孔引起的應變場(chǎng)云圖,用彈性力學(xué)來(lái)推算出小孔處的應力。本測試技術(shù)的先進(jìn)性主要體現在基本消除了傳統小孔法應力測試技術(shù)固有的、導致測試精度下降的誤差來(lái)源:應變片粘貼位置偏差、應變片制作精度誤差、應變片與基體接合的不可靠、鉆孔位置偏差(實(shí)際加工的孔中心與應變花標識的打孔中心產(chǎn)生偏離)、測試電路的系統誤差等等。
           
          設備組成 該測試設備由散斑干涉儀、光導裝置、工業(yè) CCD 照相機、激光器及計算機等組成,如圖 1 所示。
           
          圖 1 應力測試設備組成
           
          1- 散斑干涉儀 2-光導向裝置 3-帶電源的激光器 4-計算機(含自動(dòng)分析軟件)
           
          測試過(guò)程 將測試組件置于待測工件表面,如圖 2 所示,記錄初始狀態(tài)(激光散斑圖像),此時(shí)基于散斑干涉原理制成的測試組件將初始干涉圖像記錄在覆


          圖 2 待測試工件上的測試組件                      圖 3 在測試位置鉆孔圖
                                  圖4 圖像處理后得到的小孔周?chē)膽冊萍y圖

          有非晶半導體的感光元件上,在測試組件中采用散斑干涉法并借助計算機進(jìn)行圖像采集記錄;然后在位于激光斑點(diǎn)中心附近的待測試位置鉆一小孔,如圖 3 所示,重新采集記錄第二幅激光全息圖像;計算機對兩幅電子散斑圖像進(jìn)行進(jìn)一步出理。 
          獲得的反映小孔應力釋放的應變云紋圖及測試結果,如圖 4 所示。

          測試結果 一次測量可以得到六個(gè)參量數據,包括:預先設定坐標系中 X、
          兩個(gè)垂直方向的殘余應力數值 Sxx 及 Syy,以及切應力數值 τxy;第一、第二主應力數值 S1 及 S2,主應力方向與坐標系橫軸的夾角θ 。
           
          實(shí)測舉例
           
          5 為航空發(fā)動(dòng)機引擎部件不同部位殘余應力測量結果。
           
          圖5   航空發(fā)動(dòng)機部件應力測量

           

          6 為齒輪焊接結構不同部位殘余應力測量。

           
          圖 6 為齒輪焊接結構不同部位殘余應力測量

          7 為常規焊接和采用消除焊接應力的特殊工藝措施條件下獲得的應力測量結果對比。
           
          a)常規焊接殘余應力峰值圖像 b)實(shí)施特殊消除應力工藝的焊接應力峰值圖像

          c)兩種情況下的應力測試結果
           
          7   多點(diǎn)應力測量--減小焊接應力方法評估
           
          8 為采用激光斑點(diǎn)干涉法對圓柱筒體結構進(jìn)行殘余應力測量結果。
           
           
          圖 8 圓柱筒體結構的殘余應力測量


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