双丝焊铝合金平板残余应力梯度超声波法建立

在假设无限小波叠加在各向同性变形弹性体基础上,推导了超声波法应力测量的理论基础声弹性方程,特殊条件下简化出临界折射纵波声弹性方程.建立了超声波法焊接残余应力测量系统,选用对应力敏感的临界折射纵波作为测量波形,对20 mm厚X坡口双丝焊对接2219铝合金平板纵向残余应力场梯度进行了测量,获取了纵向残余应力场引起的声时差信号分布,用MARC软件计算了铝合金残余应力场纵向应力的分布,与声时差信号的趋势进行了对比,趋势符合.为超声波法重建焊接残余应力场作了准备.     

薄壁LY12铝合金焊接残余应力超声波法无损测量及验证

传统残余应力破坏测量方法无法满足焊接结构服役状态下的应力测量,无法实现结构的无损应力测量.基于声弹性原理,超声波法可以无损测量出结构内部的残余应力.使用临界折射纵波进行薄壁结构件测量时,易激发Lamb波和Stonely波等特殊波形,将影响测量的准确度.开发了适用于薄壁结构件测量的新型超声波法焊接残余应力测量系统,对厚度为2mm的两种LY12薄壁焊接结构进行了测量,测量过程实时无损快速.用切割释放法和有限元模拟进行了验证.结果表明,该测量系统准确可靠,为航天器薄壁焊接结构服役状态在线可靠性评估奠定了基础.     

航天器铝合金结构残余应力超声波检测方法研究

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。     

微观组织对临界折射纵波横向焊接残余应力测量结果的影响

焊接过程中较高的热输入容易引起较高的焊接残余应力,而较高的残余应力有可能降低工件疲劳寿命,促进裂纹萌生扩展,增加应力腐蚀敏感性。表面和内部的焊接残余应力的无损检测对服役可靠性的评估具有重要意义。临界折射纵波(LCR波)残余应力的测量原理是基于声波传播速度的改变和应力之间的线性关系。当使用LCR波测量横向焊接残余应力时,收发换能器可能同时覆盖焊缝(MZ)、热影响区(HAZ)以及母材(PM)中的两个甚至三个区域,然而这些区域微观组织的差异性都可能影响应力常数K,当测量距离焊缝中心不同距离的残余应力时,有必要对应力常数K进行修正,提高LCR波对横向焊接残余应力的测量精度。     

超声波应力测试降噪技术

主要分析临界折射纵波(LCR波)降噪处理对于A7N01铝合金与S355J低合金钢残余应力测试的必要性。通过拉伸标定的方式分别标定A7N01与S355J,并对比降噪与未降噪信号的局部细节,最后拟合降噪与未降噪信号的标定结果。通过上述试验分析发现,超声在铝合金中的传播特征受应力的影响更为明显,LCR法对于S355J的应力降噪非常必要,而A7N01应力测试可以不做降噪处理。     

箱型搅拌摩擦焊结构残余应力超声波法测量

基于声弹性效应,超声波可以无损检测出结构内部应力。针对箱型搅拌摩擦焊接结构,使用超声波法对其残余应力分布进行了无损快速测量。结果表明纵向残余应力分布在焊缝附近表现为较高的拉应力,在轴肩作用区域一定距离之外迅速下降并转变为压应力,横向残余应力很小,纵向残余应力峰值出现在前进侧一侧,搅拌摩擦焊接头焊缝两侧的纵向残余应力分布明显地表现出不对称性。分析认为搅拌焊接残余应力的分布特点由其复杂的材料流动和焊接温度场共同作用造成。     

基于临界折射纵波的表面残余应力测试方法

针对成形加工表面存在残余应力的问题,从临界折射纵波的特性着手,分析了临界折射纵波与应力的关系,阐述了临界折射纵波应力测量的基本原理和测试方法.采用"一发两收"的探头布置形式,先对被测材料的应力常数加以标定,再测试表面残余应力.测试试验结果表明,达到了测试表面残余应力的目的.该测试方法原理简单,设备轻便,且能够保证较高的精度,可实现现场或在役检测.     

超声波法曲面工件残余应力测量

开发了超声波法焊接残余应力测量系统.用该系统配合平直探头对曲面工件的焊接残余应力进行测量尝试.将超声波法获得的测量结果与激光全息小孔法的测量结果比较,超声波法测量所得的焊接残余拉压应力区间与小孔法相同,分布曲线较小孔法测量结果缓和,最大拉压应力均要小于曲面工件中实际拉压应力.根据试验结果,结合名义声弹性常数表达式分析了...     

激光全息小孔法验证超声波法残余应力无损测量

基于声弹性效应,超声波可以无损检测出结构内部应力.利用建立的基于临界折射纵波的超声波法焊接残余应力测量系统,对低碳钢双丝焊纵向焊接残余应力进行了实时快速无损测量.使用激光全息小孔法对超声波法测量系统的测量结果进行了验证.对两种方法的测量过程和测量结果进行了对比.结果表明,超声波法测量结果可靠,声波法克服了传统应力测量方法费时、耗力、破坏、体积庞大等缺点,整个设备轻便,可单人手提.系统支持程序使测量操作简便,过程实时快速.     

超声冲击对焊接结构残余应力的影响

以Q345钢结构箱型柱为对象，研究了超声冲击工艺对焊接残余应力的影响。对电渣焊和埋弧焊两种焊缝进行了超声冲击试验，其中埋弧焊焊缝采用了全覆盖冲击和焊趾冲击两种冲击工艺。残余应力测量表明，采用冲击工艺，可以在焊缝表面一定深度(小于3mm)下产生压应力，最高测得-134MPa；焊趾冲击不但使焊趾表面产生压应力，也降低了焊缝的残余应力。对非熔透埋弧焊和熔透埋弧焊焊缝的测量结果显示，在盲孔法测量的深度范围内，超声冲击可降低焊缝最大主应力约34％～55％。     

高速列车底架焊接变形的超声波法应力分析

基于单轴应力下声弹性理论,针对现有临界折射纵波应力测量方法测试区域大的缺点,提出声程差方法,克服了应力分辨率和应力场分辨率的矛盾,在当前探头制造以及超声传播时间测量精度水平下,提高了应力场空间分辨率,能够更好地获得非均匀应力场的应力梯度;使用该方法对某型高速列车底架焊接变形进行了生产现场的应力测量;对比底架上变形合格与不合格部位的应力分布,并根据应力状况计算了变形超量,指出了导致变形的原因,为后期调修提供了可靠的依据.结果表明,该方法适用于生产现场的应力评估,对焊接结构质量监控有着重要意义.     

激光全息小孔法验证超声波法残余应力无损测量

基于声弹性原理,超声法可测出残余应力。现有超声法应力测量均基于“单发单收”的思想,单次测量只能测出一个方向上的力,须采用多探头组合或一个探头移动多次的方式实现多向应力测量,检测效率低且不能实现应力集中精确检测等问题。测试、获得更小尺度的工作应力、残余应力是精确进行寿命评估的基础。针对寿命评估、高应力场分辨率残余应力测量的要求,文中提出了基于阵列算法的焊接残余应力超声测量方法,采取分割搜索算法对应力测量值序列和应力计算值序列进行比较,求解出最优系数序列,得到最优应力分布曲线。

     

实时超声冲击消减焊接残余应力

为了消减焊接残余应力,在焊接时对熔池后方焊缝的背面进行超声冲击.结果表明,实时超声冲击能够有效地消减焊接残余应力,其消减焊缝纵向残余应力比消减横向残余应力的效果显著.当在弹塑性转变温度区进行冲击,且冲击头直径较小、形状为球冠形时,消减焊接残余应力的效果更好.实时超声冲击消减焊接残余应力的机理是:在焊缝背面施加超声冲击能使焊缝正面产生拉伸塑性变形,抵消更多升温膨胀时所产生的压缩塑性变形,从而消减焊后的残余应力.     

引线键合中多向超声波能量传输特性研究

引线键合主要是采用超声波热键合技术，而超声波振动传播和能量传递是超声波键合设备中一个非常关键和复杂的问题。利用波在弹性体中传播的机理，给出超声波聚能杆和劈刀的振动传递特性，利用多普勒振动计PSV-300-F(1．5MHz)测量了振动位移和速度，证实了理论分析结果，并对双向垂直传输超声波能焊具的性能进行了研究，阐明垂直双向加载是一种高效的传能模型。     

超声波消除铝合金焊接残余应力的有限元数值模拟

利用有限元ANSYS软件模拟了超声波冲击铝合金焊接件过程,通过对比超声波冲击前后铝合金焊接件的残余应力分布情况,证明了超声波消除残余应力的有效性。     

基于全包络权重算法的超声波法残余应力无损测量系统

基于声弹性效应超声波可以无损检测出结构内部应力,克服了传统应力测量方法费时耗力破坏体积庞大等缺点.针对超声波法测量精度的若干影响因素,为了更准确的表达焊接残余应力场,提出了全包络权重算法,并使用虚拟仪器软件实现.结果表明,该方法使测量的误差大大减小,实现了焊接残余应力超声波法的高精度测量.使用不确定度对开发的高精度超声波法测量系统的测量精度进行了表征.