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影响超声测应力结果的相关因素研究

燕辉  
【摘要】: 超声波法评估应力具有适时、无损的特点,有较为广泛的应用前景。在评估应力过程中会受到很多因素的影响,主要包括材料组织、残余应力、温度效应和加载过程中横向应变等影响因素。本文以45#钢作为研究对象,主要研究超声波评估45#钢应力中的这些影响因素,以尽量减小测试过程中影响因素造成的误差,使超声波法评估应力更为精确,从而更为有效的指导工程实践;逐步使超声测应力由实验室阶段向工程实际应用阶段发展。 实验采用回振法,精确测定材料中声波的传播声速。以横波为主要测试手段同时辅以纵波测试,在自然状态下主要是研究材料组织和温度效应对声弹性的影响。对加工的标准实验试样分别进行特定温度和保温时间的去应力退火、正火、完全退火的热处理工艺,主要目的是为了消除内应力和细化晶粒。通过测试超声波的纵横波波速,运用三种指标评估各试样在自然状态下的声各向异性大小,结果显示各试样的声各向异性大小是不同的,650℃保温40min退火试样声各向异性最小,而650℃保温100min退火试样声各向异性最大;通过金相组织的观察,从微观角度分析材料组织,其分析结果和超声测试结果是一致的。在测试过程中充分考虑了温度对纵横波声速的影响,并对声速进行了相应修正,消除了环境温度对实验结果造成的误差。 在利用超声测试单轴载荷时,主要采用超声横波双折射法,实验选择自然状态下测试的声各向异性小的试样进行加载实验,探讨超声横波声双折射因子与应力间的线性关系。在尽量去除材料组织结构影响的前提下分析载荷应力并对残余应力进行评估;同时分析横向应变对评估应力的影响,对横向应变的影响进行了公式修正并通过实验加以论证,从而使超声双折射评估应力的精确度大大提高,为工程实践提供参考。 本文主要研究了自然状态和单轴应力下的超声测应力的相关影响因素,通过去除组织效应影响、消除温度影响、评估残余应力以及对横向应变造成的误差进行公式修正,提高了超声波评估应力的精确度;可以该技术应用于生产实际中。在分析各种影响因素的前提下,超声波检测应力的方法有着广阔的应用前景。


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