中文 English
北京理工大学检测与控制研究中心
Center for Nondestructive Testing and Control, Beijing Institute of Technology
首页 研究中心概述 科学研究 学术成果 研究队伍 毕业人员 合作交流 课件下载
研究方向
研究成果
承担课题
视频简介
研究方向
科学研究>>研究方向
残余应力检测技术
1,平板类构件的超声波残余应力检测技术

系统简介:

系统基于残余应力超声无损检测的两个基本理论——声弹性理论和非线性超声理论,并基于对应力最为敏感的超声临界折射纵波(LCR波)的残余应力检测原理对平板类构件进行残余应力检测,系统包括硬件部分、软件部分及机械装置部分。硬件系统包括超声发射卡、数据采集卡、超声换能器、屏蔽线等;软件部分包括滤波、插值、互相关、温度补偿及系统耦合稳定性检测;机械装置为磁吸式一发一收式装置。整个系统实现了便携,可以满足现场测试。

声楔块原理:

采用超声临界折射纵波进行残余应力检测,纵波须以第一临界角入射到被测材料中。通常情况下,采用加工性能好、声衰减小、透声性好的有机玻璃作为加工材料。有机玻璃的声阻抗小于一般金属材料,超声纵波在其中的传播速度远小于在常见金属材料中的传播速度,因此,能够保证换能器以一定角度入射激发出临界折射纵波。在加工声楔块之前,需要对有机玻璃和被测材料中的纵波声速进行标定,并通过Snell定律计算出第一临界角。

2,曲面类构件的超声波残余应力检测技术

系统简介:

系统基于残余应力超声无损检测的两个基本理论——声弹性理论和非线性超声理论,并基于对应力最为敏感的超声临界折射纵波(LCR波)的残余应力检测原理对平板类构件进行残余应力检测,系统包括硬件部分、软件部分及机械装置部分。硬件系统包括超声发射卡、数据采集卡、超声换能器、屏蔽线等;软件部分包括滤波、插值、互相关、温度补偿及系统耦合稳定性检测;机械装置为磁吸式一发一收式装置。整个系统实现了便携,可以满足现场测试。

声楔块原理:

采用超声临界折射纵波进行残余应力检测,纵波须以第一临界角入射到被测材料中。通常情况下,采用加工性能好、声衰减小、透声性好的有机玻璃作为加工材料。有机玻璃的声阻抗小于一般金属材料,超声纵波在其中的传播速度远小于在常见金属材料中的传播速度,因此,能够保证换能器以一定角度入射激发出临界折射纵波。在加工声楔块之前,需要对有机玻璃和被测材料中的纵波声速进行标定,并通过Snell定律计算出第一临界角。

平板类构件与曲面类构件的超声波残余应力检测技术的区别:

声楔块不同:平板类构件的声楔块结构简单,与构件接触部分是平面,而曲面类构件的声楔块结构复杂,需要与构件接触,故需要考虑构件接触部分的曲率等一系列因素,使之与表面吻合。
检测装置不同:平板类构件的检测装置只需要考虑水平面内的平移即可,而曲面类构件的检测装置需要考虑旋转来检测全部的位置。

系统应用情况:

目前系统已应用于兰州石化研究所,西安管道研究所,西部管道局,陕西陕鼓集团,西航庆安集团,空军工程大学,中航工业430所,617厂,447厂,中南大学,太原884厂,贵州航空发动机研究所。

3,残余应力调控系统

功能简介:

受现场使用环境和条件限制,服役大型金属桁架结构、船体、压力容器、盘类构件、机体、车体、导轨等机械构件出现残余应力时,无法或很难用回火、载荷法、冲击振动法等传统方法消除或改变残余应力状态。

北京理工大学检测与控制研究所研发的残余应力高能声场调控系统能很好的解决上述问题。该系统基于超声诱导塑性效应,通过将大功率超声的能量注入到应力调控区域,并结合声共振和局部热效应的方法恰当地改变原有的位错结构,实现对在役机械构件局部残余应力分布的原位消除、抑制和重建等调控作用,提高服役机械构件整体强度、抗疲劳和耐腐蚀能力,增强构件使用寿命、安全性和可靠性。

技术特点:

  • 原理先进、处理效果好
  • 能耗低、处理速度较快
  • 设备简单、操作简便、成本低廉
  • 噪音小,无污染
  • 可处理材料种类多

调控技术指标:

  • 残余应力检测误差: ≤±20MPa
  • 一次调控残余应力改变率:≥10%
  • 残余应力有效调控深度: ≤5mm
  • 最小调控当量面积: ≥20mm×20mm
版权所有: 北京理工大学检测与控制研究中心
联系人:徐春广教授
联系电话:010-68914283,13701099129
地址:北京市海淀区中关村南大街北京理工大学1号教学楼229
Email:xucg@bit.edu.cn,xucgbit@263.net