TC4钛合金环轧件残余应力的超声检测

发布时间：2023-04-26 05:45

　　钛合金因其高强度,耐腐蚀性好、耐热性好等特点而被广泛应用于各个领域。TC4钛合金经常采用锻造方式成形,航空发动机TC4材料机匣中残余应力的存在,导致机械加工变形和疲劳寿命降低。因此有必要开发一种无损和快速的环轧件残余应力测量方法,用于产品质量控制。本课题以航空发动机机匣环轧件用TC4材料为研究对象,以声弹性原理为依据,自行设计和搭建了超声残余应力检测系统,利用CIVA仿真模拟临界折射纵波声场和探头入射角度、检测频率和探头间距设计等参数选择和优化,通过拉伸和压缩试验,确定TC4材料的应力-超声传播时间的关系,在自行设计和制作的C型环试块,采用X射线衍射残余应力测量验证。并应用此关系对TC4实际环轧件残余应力进行检测,对TC4环轧件喷丸处理前后的残余应力变化进行对比分析,研究结论如下:(1)理论计算、CIVA仿真和试验测试得到临界折射纵波探头的最佳参数,通过拉伸和压缩试验验证了应力—声时关系,得到拉伸应力系数为与压缩应力系数数值基本相同;(2)利用临界折射纵波法、X射线衍射法检测TC4钛合金C型环试样上表面应力大小,得到两者的测量结果基本一致;(3)利用所设计的临界折射纵波应力检测系统进行...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 残余应力检测研究现状
        1.2.1 残余应力有损检测技术
        1.2.2 残余应力无损检测技术
    1.3 超声残余应力检测技术的发展
    1.4 主要研究内容
第二章 残余应力超声检测的原理基础
    2.1 超声波简介
        2.1.1 超声波的基本特性
        2.1.2 临界折射纵波的产生及特性
    2.2 超声波测应力理论基础
        2.2.1 声弹性原理
        2.2.2 临界折射纵波残余应力检测原理
    2.3 本章小结
第三章 TC4钛合金残余应力超声检测系统
    3.1 临界折射纵波残余应力检测硬件系统
    3.2 临界折射纵波残余应力检测探头设计
    3.3 临界折射纵波探头参数仿真设计
        3.3.1 CIVA仿真软件简介
        3.3.2 临界折射纵波声场仿真研究
        3.3.3 临界折射纵波探头参数选择
    3.4 临界折射纵波探头参数验证试验
        3.4.1 探头不同入射角度的测量试验验证
        3.4.2 探头频率的选择验证
        3.4.3 探头间距的确定
    3.5 本章小结
第四章 TC4钛合金残余应力超声检测
    4.1 TC4钛合金应力系数标定试验
        4.1.1 材料与试样
        4.1.2 应力系数标定试验
    4.2 TC4钛合金应力系数验证试验
        4.2.1 C型环试样设计
        4.2.2 C型环临界折射纵波应力测量
        4.2.3 C型环X射线衍射法应力验证
    4.3 本章小结
第五章 TC4钛合金残余应力超声检测实际应用
    5.1 TC4机匣残余应力测量试验
    5.2 TC4钛合金喷丸前后应力测量试验
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
发表论文及参与科研的情况说明
致谢



本文编号：3801868