激光损伤残余应力三维检测技术

发布时间：2024-03-28 04:43

　　为了准确测量残余应力的分布情况,提出一种基于反射式暗场白光数字全息的残余应力三维检测技术。该技术将激光损伤点附近区域沿着轴向以数值化的形式离散成多层,每层的暗场反射光强度正比于该层光学双折射的轴向梯度,因此利用白光数字全息测量每层暗场反射光强度,即可结合光弹效应重建各层的剪切应力。通过对激光损伤的熔石英玻璃测量,实际验证所提技术可以对样品的三维残余应力分布进行准确重建,且轴向分辨率可达10μm。实验结果表明,所提技术可以提高加工工艺和衡量产品的质量。

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1激光损伤点周围的残余应力分布特性。

根据激光损伤的相关研究[27-28],激光损伤点周围的残余应力分布特性如图1所示。从图1(a)可以看到,主应力σ∥(x,y,z)大致在以损伤点为中心的径向上分布,另一个主应力σ⊥(x,y,z)大致在以损伤点为中心的环向上分布。从图1(b)可以看到,将损伤点周围存在的残余应力区域沿....

图2测量激光诱导损伤残余应力的实验装置

为了验证所提方法的可行性,搭建的暗场白光数字全息光路如图2所示,其中CCD为电子耦合器件。使用功率为0.8W的超连续谱激光,经过准直和扩束后的激光束被起偏器转变为线偏振光,然后被分光棱镜分为两束,一束从激光损伤点的背面对损伤区域进行照明,另一束照射在参考物体上。从两臂反射回来的....

图3不同深度的干涉图样、反射光强度及剪切应力。

为了分析激光修复后损伤点周围的应力分布情况,使用聚焦CO2激光去除损伤点周围的细微裂纹、碎屑和气化凝结物,修复后损伤点的显微照片如图2插图所示。从图2插图可以看到,修复后的损伤点变得非常光滑,透过率大大提高。使用相同装置对修复后的损伤点进行再次测量,部分深度的残余应力如图3(d)....

图4修复前后的残余应力的三维图和平均应力分布。

对修复后和修复前在20μm处的剪切应力τk(x,y)进行比较,结果如图4(a)和图4(b)所示。修复前和修复后的各层平均应力与深度的关系,如图4(c)所示。从图4(c)可以看到,修复前和修复后的最大应力都出现在60μm的深度处,但是修复后的应力仅约为修复前的1/4。图4(d)....

本文编号：3941021