电磁超声单向应力横纵波联合测量方法研究

针对单向应力检测时厚度不均匀及拉伸变形等严重影响应力检测精度的难题,提出一种电磁超声横纵波联合测量单向应力的方法.通过基于洛伦兹力换能机理,优化设计出电磁超声纵波与横波探头,可有效提高回波信号的信噪比与幅值大小.分析了纵波与横波应力-声时差关系,建立了横纵波联合的单向应力电磁超声测量模型.利用自制的铝合金7075螺栓模拟件,开展了单向应力-声时差系数标定及横纵波联合应力测试实验,并与基于应变片的实测值进行了比较,验证了所设计电磁超声探头和应力测量方法的有效性.     

航空透明件表面应力声弹检测方法的实验研究

针对航空透明件的特点,本文简要地导出了其表面波传播速度与表面应力之间的一般关系,提出了声时差测定技术,建立了平面声弹性实验系统,并给出了试件（航空有机玻璃）声时差与应力之间的经验关系式。     

超声珩磨声振子系统的优化设计

鉴于超声珩磨技术在孔及缸套类零件加工中重要的应用前景，文章利用大型有限元分析软件AN-SYS建立了超声珩磨声振子系统在加工中的力学模型，分析了其加工机理，并且利用该模型及AN-SYS中的参数化设计语言APDL对超声珩磨声振子系统进行了优化设计。实际应用证明；该优化设计方法大大缩短超声珩磨声振子系统的设计周期，降低设计成本，可大大促进超声珩磨技术的推广应用。     

微机化的多通道超声螺栓应力仪

本文介绍了一种新型的由微机控制及显示的超声应力仪的工作原理,该仪器可同时测定２４根螺栓应力,文章提出了声时差法测预紧应力,并推导了声时差同轴向应力以及三阶弹性常数的关系。采用声时差法多探头同时测量同一法兰上的各螺栓的预紧应力,可以克服偶合误差,可免测三阶弹性常数及温度等,使测量过程简便且严谨高。程序在Ｗｉｎｄｏｗｓ下设计,操作简便,应力能以多种图形方式显示。实验结果表明应力你于２５０ＭＰａ,夹紧距     

超声法的残余应力场无损检测与表征

残余应力对机械构件的服役性能具有重大影响,尤其是对其强度、疲劳寿命和尺寸稳定性。如何快速、无损和准确的评估出构件表面或一定深度内的残余应力状态一直是研究难点和热点问题。为了解决这一问题,基于声弹性理论,采用超声波无损检测技术,研究超声波传播速度和方向与应力的关系,对比不同类型超声波对应力的敏感程度,发现沿应力方向传播的纵波波速受应力的影响最大。设计了一发一收斜入射探头,通过激发出的临界折射纵波(LCR波)来检测被测件的残余应力。针对深度梯度残余应力的检测,建立了超声梯度检测模型,利用超声频率与渗透深度的关系推导了应力梯度计算公式。设计C形应力试样,通过该试样产生的应力梯度来验证残余应力场的超声表征。     

预应力薄板材料液固界面声反射/透射系数的声弹效应表征新方法

针对材料性能参数受应力影响时,利用现有无应力状态下反射/透射系数求解方法,计算结果存在稳定性差和误差大等问题。基于声弹性理论,提出应力条件下反射/透射系数理论计算方法,应用于铝板的反射系数求解,结果与文献计算结果相吻合,表明方法正确、结果可靠。针对应力状态下各向同性单层板的反射/透射系数谱数值计算,基于相关系数分析不同应力对反射/透射系数的影响,研究结果表明,随着应力的增大,反射系数频谱和透射系数角度谱的相关系数幅值均逐渐减小,且与应力大小呈明显线性关系。研究成果为利用超声反射/透射系数表征材料应力状态提供了理论依据。     

基于声发射的超声辅助AWJ冲蚀实验研究

超声辅助磨料水射流具有良好的流动特性，有效提高了射流的加工效率与精度。为了进一步研究其冲蚀能力，通过实验研究了超声辅助磨料水射流(AWJ)冲蚀动态响应规律，基于声发射检测技术研究了超声辅助磨料水射流冲蚀动态响应情况，对信号进行采集处理，分析了射流压力、靶距以及超声振幅等参数对其冲蚀动态响应的影响规律。结果表明：声信号随着射流压力的增大而不断增强，冲蚀深度不断增大；随着靶距与超声振幅的不断增大，声信号呈现先变强后变弱的趋势，冲蚀深度先增大后减小，即存在最佳靶距与最佳超声振幅；声信号频率主要分布于0～200kHz之间。     

超声应力检测中应力常数的标定试验研究

利用应力常数标定系统对待标定试样施加载荷,测定两接收探头由于载荷变化引起的声时差变化,从而确定出材料的应力常数.对标定结果分析后表明,该标定系统操作方便,能快速得到被标定材料的应力常数,标定结果满足工程现场检测要求,可用于超声应力常数标定.     

基于声发射分析的磨料流光整加工在线检测试验研究

针对磨料流光整加工中孔类零件表面粗糙度在线检测困难的问题,将声发射检测技术应用到了磨料流加工中。通过研究磨料流加工过程中的声发射源与声发射特性,利用参数分析法得到了波形特征参数随加工时间的变化曲线,建立了声发射信号的能量及振铃计数与零件表面粗糙度之间的关系;根据幂率流体本构方程计算了壁滑速度,分析了壁滑速度对声发射信号能量的影响。研究结果表明:声发射信号能量和振铃计数随着表面粗糙度的增大而增大,且两者随表面粗糙度的变化规律基本相同;表面粗糙度是声发射信号发生变化的主要原因,随着表面粗糙度的减小,即使增大壁滑速度,声发射信号强度也会降低;声发射可用于磨料流加工孔类零件表面粗糙度的在线检测。     

功率超声珩磨声振子系统的计算机仿真

在功率超声珩磨加工装置的设计中，由于其声振子系统的自振频率很难用常规的计算方法准确判断，这给装置的设计实验和投入生产带来了很大的不便。本文通过计算机仿真技术对中北大学自行设计的中150mm立式珩磨装置的声振子系统进行自振频率分析和相应振型的数值模拟，取得了很好的成果。文中建立了相应的声振子系统的数学模型，完成了声振子系统自振频率分析和相应振型的数值模拟，并对其进行了动力响应分析，解决了超声珩磨加工装置设计中响应的难题。     

声发射技术在起重机无损检测中的现状

对起重机械常规无损检测技术(目视检测、磁粉检测、超声检测、应力测试、振动测试等)和声发射技术进行了比较,归纳了声发射技术在起重机械无损检测中的研究现状,提出了研究的基本思路,讨论了起重机械声发射技术中的几个关键问题,即典型声发射源信号的获取、声发射信号处理技术、声发射源的模式识别。最后,对起重机械声发射检测技术的研究前景进行了展望。     

多模式超声辅助压缩机床关键零部件设计与试验

设计并研制了一台多模式超声辅助压缩机床，并对其超声驱动系统与振动系统关键零部件进行了详细设计。通过对超声振动系统进行设计，保证了两超声振子性能参数相近并在精压缩模式下正常工作。超声驱动系统采用基于FPGA控制系统设计：（1）具有自动扫频及频率自动跟踪的功能；（2）具有反馈、自我保护功能；（3）具有人机交互，加工参数可视化功能。机床具有结构简单、多工作模式、操作方便等特点，加工模式有以下三种：（1）粗压缩：无超声辅助压缩加工；（2）半精压缩：在超声辅助条件下单振子压缩加工；（3）精压缩：在超声辅助条件下双振子同时压缩加工。应用该机床对甘蔗秸秆物料进行了压缩试验，由试验结果可知，在加工过程中呈现良好的工作状态，能实现三种不同模压缩加工。在同等条件下，超声辅助条件下的精压缩和半精压缩模式分别相对于无超声辅助的普通压缩的粗压缩模式下所得压块致密性提高了22.07%和43.45%，可以看出超声辅助压缩模式在提高生物质压块致密性方面有明显的优势。     

二维超声珩磨声振系统的动力学分析

二维超声加工技术中刀具独特的运动轨迹有助于切削液对加工区进行冷却、润滑,避免切屑对已加工表面的划伤,可提高加工质量和加工效率,从而被广泛运用于精密、超精密加工中。在对二维超声珩磨进行运动分析的基础上,建立二维超声振动珩磨声振系统的模型,借助于有限元分析软件ANSYS对模型进行模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析,并运用其后处理模块对数值模拟结果进行了图形及曲线描述,为二维超声珩磨声振系统的结构设计和性能优化提供了理论依据。     

APS46-1排刀式数控车床静动态特性分析及拓扑结构优化

排刀式数控车床主要用于加工轴类小件，可实现一次装夹、全序加工，自动化程度与生产效率高。随着数控机床向高精、高速方向发展，对机床的加工精度、表面质量和生产效率提出了更高的要求。基于上述原因，采用有限元分析方法对现有产品APS46-1排刀式数控车床进行静/动态特性分析；对该机床的大件进行了拓扑结构优化；对比分析仿真优化前后的整机性能，优化后整机质量下降了7.1%，最大变形下降了49.1%，最大应力下降了78.2%，整机前6阶固有频率均有一定的提高。对比结果说明：通过机床大件的拓扑结构优化，对整机结构刚度提高的效果明显，可为APS46-1排刀式数控车床结构改进设计提供参考。     

液压系统综合测试仪研究

文章论述了利用超声检测原理对液压系统流量、压力进行非接触测量的方法。针对温度、流速、压力对超声传播速度的影响，建立温度－压力－声速模型，实现了液压系统中温度、压力、流量3个参数大范围时变条件下，对流量和压力的测量。克服了传统超声流量仪器不能用于压力大范围变化场合，和传统的超声测压仪器对温度敏感且不能用于流量大范围变化场合的不足；针对液压管路管径小、声时极短的特点，采用声循环法扩大声时差，提高了测量准确度。     

超声法焊缝残余应力检测技术研究

文中基于声弹性理论,研究临界折射纵波(Critically Refracted Longitudinal wave,LCR wave)残余应力检测原理,通过超声波传播速度的变化,反映出构件表面和内部的残余应力,从而验证采用LCR波检测构件中残余应力的关键技术,具体包括LCR波的激发、接收和后续处理。设计并制作了基于声时的残余应力检测实验系统。声时是整个测量系统中的关键量,其测量水平决定残余应力的测量精度。在实现过程中采用"一发一收"的探头布局模式,通过测量固定长度上声时传播的变化,分析残余应力的分布情况。     

电磁声谐振对Q235钢压缩形变评价研究

结构件塑性变形检测是设备安全运维中值得注意的重要问题。针对常见的Q235钢材料塑性变形问题,提出了一种基于电磁换能器谐振模式的非接触超声检测的方法。有别于传统的超声回波反射时差法测距原理,共振所产生的谐振超声能够显著增强电磁声谐振点的声波幅值,利用超声波在试件内共振方式实现更高精确的厚度检测。通过双波压缩叠加法及双波压缩叠乘法能够有效改善电磁声谐振信噪比并实现谐振点的提取。通过对标准试件的厚度测量,其厚度测量绝对误差控制在0. 2%以下,最后利用电磁声谐振实现对不同轴向压力载荷下Q235试件的形变测量。     

基于声发射信号的精密外圆切入磨削时间评估算法及试验研究

针对精密外圆切入磨削智能监控的需求,设计一种基于声发射信号的磨削时间在线评估方法。通过建立声发射信号方均根值曲线预测模型,获得声发射信号与磨削系统时间常数的关系,设计磨削系统时间常数在线计算方法;利用在线检测的声发射信号识别砂轮运动去除状态,推导基于声发射信号的外圆切入磨削表面粗糙度评价和工件几何精度预测模型,以此建立砂轮进给与驻留时间的评估算法;编写磨削时间分析评估软件,设计磨削时间在线评估方法,通过加工试验分析磨削时间对磨削加工精度与表面粗糙度的影响规律,并对评估算法进行验证。试验结果表明:该评估方法能够根据磨削时间有效评价加工质量,为精密外圆切入磨削智能监控与工艺优化提供决策依据。     

MTEC100型光声池在FTIR—PAS中的应用

ＭＴＥＣ－１００型光声池是一新型高灵敏度固体光声池。本文介绍了该光声池的设计特点，使用方法和提高检测灵敏敏度的技术。将该光声池与Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ１８００型傅里叶变换红外光谱仪联用，作了高聚合物结构分析，表面深度分析和吸附物研究。     

超声波滚压光整加工技术机理研究

超声表面滚压光整加工是一种新兴超声辅助表面改性技术,能够促使表面层晶粒纳米化,可显著降低材料的表面粗糙度值,改善表面应力分布,增强其耐磨、耐腐蚀性。研究了超声滚压加工机理及并建立力学模型。对超声加工系统各关键组成部分进行剖析,重点对超声变幅杆的结构进行了理论上的分析及设计,利用ANSYS有限元分析软件对变幅杆进行了模态与谐响应分析,验证了理论设计的合理性。确定了满足超声波滚压加工模式的本构模型,利用ABAQUS对超声滚压冲击过程做有限元模拟分析。