回转体残余应力的超声无损检测方法

发布时间：2017-05-16 08:02

  本文关键词：回转体残余应力的超声无损检测方法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：首先对残余应力的概念与国内外检测方法进行了介绍;并对几种典型回转体构件的残余应力检测、压力容器内压测量和远程监控技术的需求与国内外研究现状进行了分析;最后对其发展趋势进行了简单说明。然后描述了超声波的种类及特性,分析了LCR波的特性及应力检测原理,重点对周向、轴向与径向残余应力的检测原理重新进行了推导,同时对压力容器内压的非介入式测量原理进行了研究。根据理论研究,编制多通道残余应力超声监测软件;搭建硬件系统。制作区域残余应力动态监测系统、筒类构件残余应力的自动化超声检测装置、火炮身管自紧应力自动化检测设备、手动扫查装置、便携式应力测量系统校准的应力发生装置。对回转体构件的周向、轴向与径向残余应力的超声检测原理进行实验验证,实验结果与原理相吻合,且证明检测的绝对误差小于20MPa,非常实用。对纵波检测残余应力梯度的可行性进行了实验研究,多个实验均证明,纵波检测应力梯度的是可行的。并进行了X射线、小孔法与超声法的残余应力对比检测分析,由于超声、X射线、小孔法的检测区域不一,导致检测结果不同,但趋势类似。对压力容器内压非介入式测量原理进行打压实验验证,实验结果与原理相吻合,其检测的相对误差一般小于5%。还对所做装置进行了实验验证,区域残余应力动态监测系统、筒类构件残余应力的自动化超声检测装置与火炮身管自紧应力自动化检测设备都非常实用,检测结果非常理想。最后在包头兵器447厂、包头兵器617厂、新疆中石油西部管道公司、湘潭兵器627厂、成都中石油西南油气管道公司、齐齐哈尔兵器123厂、北京航天三院239厂、郑州宇通客车公司等单位对所做装置进行现场应用。主要应用对象有火炮身管、油气管道、扭力轴、扭杆、弹药、客车蒙皮、装甲车底甲板等构件。目前该课题研究的一些成果已经成功应用于上述单位,并在解决许多重大问题时,起到了至关重要的作用。
【关键词】：检测 残余应力 LCR波 多通道 三维 内压 非介入式 校准
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.285
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 选题背景及研究意义11-17
• 1.1.1 残余应力介绍11
• 1.1.2 几种典型回转体构件的残余应力检测需求分析11-17
• 1.2 国内外研究现状17-22
• 1.2.1 国内外残余应力检测方法研究现状及对比17-21
• 1.2.2 几种典型回转体构件残余应力检测的研究现状21-22
• 1.3 发展趋势22-23
• 1.4 课题的主要研究内容23-24
• 第2章 回转体残余应力的超声检测理论研究24-36
• 2.1 超声波介绍24-25
• 2.2 曲面构件三维残余应力的超声检测原理25-34
• 2.2.1 临界折射纵波的产生及特性分析25-26
• 2.2.2 轴向应力检测原理26-29
• 2.2.3 周向应力检测原理29-30
• 2.2.4 径向应力检测原理30-33
• 2.2.5 压力容器内压非介入式测量原理33-34
• 2.3 本章小结34-36
• 第3章 检测与校准的仪器制作及使用说明36-76
• 3.1 软件设计36-52
• 3.1.1 插值算法36-38
• 3.1.2 互相关算法38-40
• 3.1.3 系统稳定性软件判断40-41
• 3.1.4 温度补偿41-42
• 3.1.5 残余应力检测系统界面设计与主要功能42-52
• 3.2 硬件系统搭建52-73
• 3.2.1 残余应力检测设备52-60
• 3.2.1.1 超声波激励及数据采集卡的触发53-54
• 3.2.1.2 数据采集理论及采集卡型号选择54-55
• 3.2.1.3 数字滤波器55-57
• 3.2.1.4 换能器型号选择57-58
• 3.2.1.5 有机玻璃楔块结构设计58-59
• 3.2.1.6 传感器入射点间距的设计59-60
• 3.2.1.7 磁吸式超声收发装置设计60
• 3.2.2 区域残余应力分布动态监测系统60-62
• 3.2.2.1 技术指标60-61
• 3.2.2.2 技术原理61-62
• 3.2.3 筒类构件残余应力的自动化超声检测装置62-65
• 3.2.3.1 筒类构件的夹紧与驱动部分63
• 3.2.3.2 声楔块的夹紧与驱动部分63-64
• 3.2.3.3 耦合剂自动挤出部分64
• 3.2.3.4 筒类构件残余应力分布的检测方式64-65
• 3.2.4 火炮身管自紧应力自动化检测设备65
• 3.2.5 手动扫查装置65-66
• 3.2.6 便携式应力测量系统校准的应力发生装置66-73
• 3.2.6.1 一种用于应力测量系统校准的拉应力发生装置66-70
• 3.2.6.2 一种用于应力测量系统校准的压应力发生装置70-73
• 3.3 残余应力检测步骤73-75
• 3.4 本章小结75-76
• 第4章 检测原理与仪器的实验验证76-108
• 4.1 拉伸试验验证轴向应力检测原理76-77
• 4.2 C型环实验验证周向应力检测原理77-79
• 4.3 径向应力检测原理的实验验证与精度分析79-85
• 4.3.1 实验验证79-84
• 4.3.2 精度分析84-85
• 4.3.2.1 时间测量精度84
• 4.3.2.2 两种方法检测精度的对比分析84-85
• 4.4 对纵波检测残余应力梯度的可行性实验分析85-92
• 4.4.1 实验目的85
• 4.4.2 实验理论依据85
• 4.4.3 比对实验85-87
• 4.4.4 C型环实验87-88
• 4.4.5 梯形试块实验88-92
• 4.4.5.1 梯形试块的设计与制作88-89
• 4.4.5.2 实验过程与结果89-90
• 4.4.5.3 实验数据分析与处理90-92
• 4.4.5.4 结论92
• 4.5 超声法、X射线、小孔法对比检测实验92-98
• 4.5.1 实验对象92-93
• 4.5.2 实验现场93
• 4.5.3 实验方案93-95
• 4.5.3.1 检测原理93-94
• 4.5.3.2 检测过程94-95
• 4.5.4 数据处理与实验结果95-98
• 4.5.5 实验分析与结论98
• 4.6 压力容器内压非介入式测量原理的实验验证98-102
• 4.7 区域残余应力分布动态监测系统的实验验证102-103
• 4.8 筒类构件残余应力的自动化超声检测装置的实验验证103-104
• 4.9 火炮身管自紧应力自动化检测设备的实验验证104-106
• 4.10 本章小结106-108
• 第5章 仪器的工程与项目应用108-122
• 5.1 兵器XXX厂弹带检测应用108-110
• 5.2 兵器XXX厂火炮身管检测应用110
• 5.3 成都西南油气田公司管道检测应用110-112
• 5.4 新疆西部油气管道分公司检测应用112-114
• 5.5 兵器XXX厂检测应用114-117
• 5.6 宇通客车公司检测应用117-118
• 5.7 多通道残余应力超声检测设备118
• 5.8 兵器XXX厂检测应用118-121
• 5.9 本章小结121-122
• 总结与展望122-126
• 参考文献126-132
• 攻读硕士学位期间发表论文132
• 攻读硕士学位期间授权/申请专利132
• 攻读硕士学位期间获批/申报标准132-133
• 攻读硕士学位期间获批计算机软件著作权133
• 攻读硕士学位期间参与科研活动133-134
• 致谢134

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