铝合金残余应力检测方法联用技术研究

发布时间：2020-06-15 16:20

【摘要】：残余应力是在金属结构件中普遍存在的一种固有应力。残余应力的存在对铝合金结构件的结构承载能力、屈曲强度、脆性断裂、疲劳强度、应力腐蚀、尺寸精度等都有明显的影响,因此在工程中掌握残余应力在构件中的分布规律尤为重要。国内外残余应力的检测方法很多,由于受仪器设备和检测方法的局限,单一的检测方法难以满足工程中残余应力检测需求,因此,开展对残余应力不同检测方法联用的研究具有重要的工程意义。本文首先分析了射线法的微观组织和检测参数对检测结果的影响,根据航天器常用铝合金的微观组织,优化了射线法的检测参数,确定了超声检测系统的参数选择,推导了单向应力下的声弹性方程,通过拉伸试验标定了5A06、5B70铝合金的单向应力系数。然后,设计了悬臂式等强度梁和平面式等强度梁作为方法联用基准,通过试验表明了射线法、超声法和散斑法对残余应力检测结果的一致性,证明了这三种方法联用的可行性。最后,针对激光诱导成形的航天器典型壁板结构,通过分析检测方法在厚度形状和表面状态的适用性,总结了检测方法在不同工况下的选取原则,依据此原则进行了方法联用试验,分析了激光诱导成形加工参数对残余应力的影响,研究了激光扫描后的应力分布规律,采用分区检测的方法,综合表征了壁板结构的整体应力状态,实现了在U形板应力检测的方法联用,证明了方法联用技术在工程上的可行性,提高了检测效率;同时,对激光诱导成形工艺应力分布的研究,为激光诱导成形应力检测提供了大量的试验数据支撑,为产品可靠性评估及工艺的改进提供重要依据。并通过对航天舱体等典型产品应力检测的实际应用,验证了检测方法工程化的实用性。
【学位授予单位】：北华航天工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG146.21
【图文】：

原理图,射线衍射,原理图,晶面间距

北华航天工业学院硕士学位论文法检测国内外研究现状料是由一定点阵排列组成的晶体结构，晶体内部某一取向当应力使金属发生应变时，会导致晶格中各个晶面距离发铝合金的残余应力是利用X射线穿透金属晶格时发生衍射力作用时会发生应变，改变材料原本的晶面间距，而零应在某一应力作用下的晶面间距的差值可以通过布拉格公，进而可以计算出作用应力的大小。X射线衍射的原理如

示意图,临界折射,界面产生,纵波

铝合金残余应力检测方法联用技术研究6图1.2 有机玻璃和钢界面产生临界折射纵波示意图1.3.2.1 LCR 波检测残余应力的国外发展现状20 世纪末临界折射纵波得到了大发展，2001 年法国机械工业技术中心采用LCR 波检测了对焊平板的纵向残余应力，对热影响区的声弹性系数做了修正，结果与小孔法有较好的一致性。Yashar Javadi、Mehdi Ahmadi Najafabadi[28]采用临界折射纵波，分别通过接触法和水浸法检测钢管焊缝的残余应力分布情况，与有限元模拟法得到的结果吻合较好，但是发现在热影响区有较大差别；试验还表明接触法和水浸法都能得到准确的结果，选择哪种方法取决于被测材料的几何结构和尺寸。Javadi[29]分别用 5MHz、4MHz、2MHz、1MHz 的 LCR 波检测焊缝的残余应力，并与残余应力有限元模拟方法对比，试验发现，5MHz、4MHz、2MHz、1MHz 的 LCR 波的检测误差分别为±30MPa、±18MPa、±16MPa、±11MPa。YasharJavadi[30]用 LCR 波检测压力容器轴向和环向的残余应力，研究发现在焊缝中心线上轴向应力是压应力

【参考文献】