缺陷/应力交互对碳钢L cr 波声弹性系数的影响
发布时间：2021-01-09 00:24
基于Lcr波声弹性理论,探讨缺陷及其尺寸对Lcr波评价应力的影响机理。结合"当量法"预制不同直径盲孔,采用互相关系数函数计算Lcr波时间差,通过线性拟合得到Lcr波声弹性系数,基于弹塑性变形和圆孔应力集中理论澄清盲孔直径对Lcr波声弹性系数的影响机理。结果表明:各直径盲孔Lcr波时间差随应力增大基本呈线性增加,但其非线性特征亦逐渐明显,线性阶段的最大应力值小于试样屈服强度;Lcr波声弹性系数随盲孔直径增大逐渐减小,并趋于平稳。分析认为,盲孔应力集中是导致上述结果的主要原因,试样各向异性组织及盲孔深度也是其重要因素。
【文章来源】：材料工程. 2017,45(07)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１预置盲孔静载拉伸试样示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｐｒｅｓｅｔｂｌｉｎｄ－ｈｏｌｅｓｔａｔｉｃｔｅｎｓｉｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎ
Ｌｃｒ波换能器与Ｑ２３５钢间耦合对应力评价结果的影响，采用自制Ｌｃｒ波换能器夹具保持换能器与Ｑ２３５钢间耦合压力恒定不变，并对各载荷Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波重复采集３次。对比可知，载荷相同时，Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波基本重合。鉴于此，以第１次采集的Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波为分析对象，探讨不同直径盲孔时Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波沿时间轴随应力的变化规律。不同应力时，直径分别为０．５，３．０ｍｍ盲孔处Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波（接收信号）如图２所示。由图２可知，随应力增大，直径为０．５，３．０ｍｍ盲孔处Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波沿时间轴的变化规律基本相同，即随应力增大，盲孔处Ｌｃｒ波沿时间轴逐渐向右移动，这表明Ｌｃｒ波通过相同距离所需传播时间逐渐延长，因而Ｌｃｒ波在Ｑ２３５钢中的传播速度随应力增大逐渐减小，这与Ｌｃｒ波声弹性理论是相符的；当应力分别达到２００ＭＰａ和２３０ＭＰａ（小于试样屈服强度）时，再随应力增大，盲孔处Ｌｃｒ波沿时间轴呈不规律变化，即Ｌｃｒ波传播速度随应力增大呈不规律变化，这与Ｌｃｒ波声弹性理论略有不符。分析认为，盲孔处Ｑ２３５钢的变形状态是决定Ｌｃｒ波在其中的传播速度随应力变化的关键，盲孔应力集中效应引起的局部区域应力远大于试样平均应力是导致上述结果的主要原因。图２不同直径盲孔处Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波（ａ）０．５ｍｍ；（ｂ）３．０ｍｍＦｉｇ．２ＬｃｒｗａｖｅｏｆＱ２３５ｓｔｅｅｌｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆｂｌ
ｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆｂｌｉｎｄ－ｈｏｌｅ（ａ）０．５ｍｍ；（ｂ）３．０ｍｍ为获得Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波声弹性系数，通过式（１）计算各应力时Ｌｃｒ波时间差。前期相关研究［１８］表明，互相关步长是影响式（１）计算结果的重要因素，随互相关步长增大，互相关系数函数计算结果精度越高，Ｌｃｒ波时间差计算结果精度亦越高。鉴于此，本工作选择１周期长度为互相关步长计算盲孔处Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波时间差，并建立Ｌｃｒ波时间差与应力间关系，如图３所示。图３表明，盲孔直径不同时，盲孔处Ｌｃｒ波时间差随应力变化的规律基本相同。低应力阶段，盲孔处Ｌｃｒ波时间差基本呈线性规律随应力增大而增加，与理论变化规律差别不明显；高应力阶段，盲孔处Ｌｃｒ波时间差随应力增大而增加，但Ｌｃｒ波时间差波动较明显，且随应力增大，实验规律与理论规律间差别亦越明显；当应力分别达到２００，２０８，２１５，２２０，２２５，２３０ＭＰａ时，盲孔处Ｌｃｒ波时图３不同直径盲孔处Ｌｃｒ波时间差与应力曲线Ｆｉｇ．３ＣｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｉｍｅｏｆｆｌｉｇｈｔｂｅｔｗｅｅｎＬｃｒｗａｖｅａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆｂｌｉｎｄ－ｈｏｌｅ间差随应力增大呈非线性规律变化。对比相同应力时盲孔处Ｌｃｒ波时间差可知，随盲孔直径增大，Ｌｃｒ波时间差９９
本文编号：2965603
【文章来源】：材料工程. 2017,45(07)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１预置盲孔静载拉伸试样示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｐｒｅｓｅｔｂｌｉｎｄ－ｈｏｌｅｓｔａｔｉｃｔｅｎｓｉｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎ
Ｌｃｒ波换能器与Ｑ２３５钢间耦合对应力评价结果的影响，采用自制Ｌｃｒ波换能器夹具保持换能器与Ｑ２３５钢间耦合压力恒定不变，并对各载荷Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波重复采集３次。对比可知，载荷相同时，Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波基本重合。鉴于此，以第１次采集的Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波为分析对象，探讨不同直径盲孔时Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波沿时间轴随应力的变化规律。不同应力时，直径分别为０．５，３．０ｍｍ盲孔处Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波（接收信号）如图２所示。由图２可知，随应力增大，直径为０．５，３．０ｍｍ盲孔处Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波沿时间轴的变化规律基本相同，即随应力增大，盲孔处Ｌｃｒ波沿时间轴逐渐向右移动，这表明Ｌｃｒ波通过相同距离所需传播时间逐渐延长，因而Ｌｃｒ波在Ｑ２３５钢中的传播速度随应力增大逐渐减小，这与Ｌｃｒ波声弹性理论是相符的；当应力分别达到２００ＭＰａ和２３０ＭＰａ（小于试样屈服强度）时，再随应力增大，盲孔处Ｌｃｒ波沿时间轴呈不规律变化，即Ｌｃｒ波传播速度随应力增大呈不规律变化，这与Ｌｃｒ波声弹性理论略有不符。分析认为，盲孔处Ｑ２３５钢的变形状态是决定Ｌｃｒ波在其中的传播速度随应力变化的关键，盲孔应力集中效应引起的局部区域应力远大于试样平均应力是导致上述结果的主要原因。图２不同直径盲孔处Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波（ａ）０．５ｍｍ；（ｂ）３．０ｍｍＦｉｇ．２ＬｃｒｗａｖｅｏｆＱ２３５ｓｔｅｅｌｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆｂｌ
ｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆｂｌｉｎｄ－ｈｏｌｅ（ａ）０．５ｍｍ；（ｂ）３．０ｍｍ为获得Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波声弹性系数，通过式（１）计算各应力时Ｌｃｒ波时间差。前期相关研究［１８］表明，互相关步长是影响式（１）计算结果的重要因素，随互相关步长增大，互相关系数函数计算结果精度越高，Ｌｃｒ波时间差计算结果精度亦越高。鉴于此，本工作选择１周期长度为互相关步长计算盲孔处Ｑ２３５钢Ｌｃｒ波时间差，并建立Ｌｃｒ波时间差与应力间关系，如图３所示。图３表明，盲孔直径不同时，盲孔处Ｌｃｒ波时间差随应力变化的规律基本相同。低应力阶段，盲孔处Ｌｃｒ波时间差基本呈线性规律随应力增大而增加，与理论变化规律差别不明显；高应力阶段，盲孔处Ｌｃｒ波时间差随应力增大而增加，但Ｌｃｒ波时间差波动较明显，且随应力增大，实验规律与理论规律间差别亦越明显；当应力分别达到２００，２０８，２１５，２２０，２２５，２３０ＭＰａ时，盲孔处Ｌｃｒ波时图３不同直径盲孔处Ｌｃｒ波时间差与应力曲线Ｆｉｇ．３ＣｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｉｍｅｏｆｆｌｉｇｈｔｂｅｔｗｅｅｎＬｃｒｗａｖｅａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆｂｌｉｎｄ－ｈｏｌｅ间差随应力增大呈非线性规律变化。对比相同应力时盲孔处Ｌｃｒ波时间差可知，随盲孔直径增大，Ｌｃｒ波时间差９９
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