摘要：机床关键零部件应力的存在会加剧其摩擦磨损,严重影响机床的加工精度和使用寿命,对结构表面应力的检测显得十分重要。文章探究了超声临界折射纵波的检测原理,分析各个因素对声时差反射系数的影响规律;根据被测件材料参数设计了楔形块的角度;设计加工了10个标准实验件,通过拉伸试验机和超声检测装置分别测得10个试件的声时差反射系数;分析声时差系数不同的原因,为基于超声波检测表面应力提供了理论与方法支持。

摘要：超声临界折射纵波(LCR波)法是无损检测工作状态下结构应力的有效方法。超声LCR波法是敏感测量方法,温度直接影响超声波的传播速度,也会引起超声换能器的尺寸变化。根据超声波测量应力的基础理论-声弹性理论,分析声弹性系数和零应力下飞行时间与温度的定量关系,得到超声波测量应力的温度补偿公式,通过试验测量不同温度下超声LCR波飞行时间。结果表明温度对超声LCR波测量应力的影响归结于温度对超声LCR波传播声程的影响,温度越高超声LCR波传播的有效声程越长;设计的一发两收超声换能器可有效地消除声楔块和耦合剂的影响,将温度的影响程度降低至10%,可显著提高测量精度和稳定性;试验测量与理论计算得到的飞行时间与温度关系有着良好的一致性,充分验证了补偿公式的准确性。

摘要：研究了不同纤维方向与应力方向对复合材料声弹性关系的影响。为了在材料内部激励临界折射纵波,本文根据斯涅耳定律设计了超声入射楔块,并搭建了声时差检测系统。并使用搭建的系统分别测量了0°、45°单向铺设的两种试样在0°、45°和90°方向的声时差变化,得到了不同加载方向和纤维方向组合情况下,由CFRP材料内部应力与声时差表征的声弹性关系。

摘要：介绍了依据超声应力检测设计的简化仿真方法,基于COMSOL固体力学模块模拟了临界折射纵波的传播,并提出了一种新的仿真构型。通过对有限元模型的三种不同载荷施加方法:无应力时进行超声激励、有应力时进行超声激励、有应力时不进行超声激励,以获取三组数据,从而得到不同应力变化量下临界折射纵波传播的声时差。实验所得数据中,拟合直线的决定系数R^(2)=0.99914,表明模型的声时差与应力变化量非常接近线性关系,与理论一致,验证了实验构型的准确性。该方法能够大大降低计算量,从而提高效率。此外,该构型还可用于进一步探究超声应力检测影响因素、临界折射纵波的产生等方面研究,比如变化材料参数、厚度等条件,为检测工艺的制定提供指导。

摘要：基于临界折射纵波对金属材料进行应力无损检测具有广泛的应用前景,该检测技术中金属材料声弹性系数的标定尤为重要。目前金属材料声弹性系数标定方法主要是采用机械加载方式对金属材料进行拉伸测试,这种方法不适用于一些在役金属构件的声弹性系数的测量。针对上述问题,该文基于洛仑兹力的产生机理设计了一种用于铝板声弹性系数标定的电磁加载装置。采用二维仿真模型对装置进行了尺寸参数分析与选择,建立三维有限元仿真模型计算铝板轴向电磁加载力。搭建了电磁加载实验平台,测量电磁加载状态下铝板中临界折射纵波的传播时间并计算铝板中轴向应力平均值,实验结果与仿真结果基本一致,验证了电磁加载装置的可行性。

摘要：基于临界折射纵波(longitudinal critically refracted waves,LCR)声弹性理论,采用不同激励频率的LCR波可对试件不同深度的平均残余应力进行测量。压电超声换能器都有其固定的激励频率,测量不同深度的应力需要更换所对应频率的压电换能器,操作较为繁琐。针对该问题,根据电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)激发原理,提出一种可以激发不同频率LCR波的电磁超声激励装置设计方案,并将其应用于试件不同深度应力的检测中,提高应力检测效率。设计电磁超声临界折射纵波激励装置,仿真分析不同频率LCR波的激励效果;制备应力随深度变化的待测试件,并基于电磁超声LCR激励装置对不同深度的应力进行检测,验证了该方法在检测金属结构不同深度的应力分布的有效性。

摘要：针对低应力条件下超声检测方法空间分辨率与检测精度相互制约的问题,提出了基于电磁加载的超声应力检测方案。通过对金属板进行电磁加载,将电磁应力与板内应力相叠加,间接增强声弹性效应,在保证应力测量精度的前提下缩短超声测量声程,使得应力检测的空间分辨率得以提高。设计了用于金属板材的电磁加载装置及配套的脉冲激励电源,基于有限元仿真分析了电磁加载系统对铝板的应力加载效果。搭建了铝板电磁加载实验平台,通过对比传统方法与电磁加载下超声应力检测的结果,验证了方案的可行性。

摘要：为了测量基于临界折射纵波法(LCR波,critically refracted longitudinal)的声弹性应力检测中超声波的传播声时,设计了一套超声波传播声时测量系统,介绍了系统的组成和工作原理。该系统根据LCR波应力测量原理和线性调频连续波(LFMCW,linear frequency modulated continuous wave)时间间隔测量机理,采用LFMCW方式激发LCR波,实验表明,该系统能有效地测量超声波的传播声时。

摘要：利用有限元法对5A06铝合金薄板拉伸过程进行数值模拟,以模拟结果为依据设计平面双向应力加载试件。基于声弹性理论,在单、双向加载的条件下,采用临界折射纵波法(LCR)对铝合金薄板进行单、双向应力检测试验研究,得到平面应力下单向和双向应力曲线。对比分析单向加载条件和双向加载条件下的应力曲线及应力系数,结果说明:LCR波在试件中的传播声时是由平行与垂直方向的应力共同决定的,垂直方向应力的作用约为平行方向应力的33%,垂直方向的应力对应力系数的影响不可忽略。

摘要：齿轮作为受到交变疲劳载荷的零件,表面残余应力分布对疲劳强度有重大影响,本文以20CrMnTi渗碳淬火齿轮为研究对象,基于声弹性理论,研究临界折射纵波残余应力检测原理,设计并搭建了齿轮表面残余应力检测系统,在实现过程中采用一发一收的探头布局模式,对20CrMnTi渗碳淬火齿轮表面残余应力分布进行分区域检测,分析残余应力的分布情况。