[发明专利]表面预制裂纹深度的无损测量方法

说明书

本发明涉及一种表面预制裂纹深度的无损测量方法，在平板或圆柱形状的结构表面用带锯齿的切割片预制裂纹后，将半径、厚度更小的圆形样板薄片插入裂纹深度底部，在样板圆片正反两侧与裂纹表面相交部位，沿裂纹长度方向用超细笔分别划出墨线标记，用游标卡尺或测量墨线弦长、样板圆片直径，并结合结构表面直径进行几何关系换算，最后取样板圆片两侧计算数据的平均值作为预制裂纹的深度值，方法简便易行，结果有效可靠，同时不必破坏结构及所预制裂纹的完好性。

技术领域

本发明涉及结构裂纹的测量技术领域，尤其是一种表面裂纹的预制和深度无损测量的工具、方法。

背景技术

在疲劳断裂力学研究中，经常需要在结构上预制一定大小的裂纹进行扩展试验，裂纹初始尺寸对研究工作至关重要，表面裂纹的长度容易测量，但深度一般需要借助对裂纹的断面解剖等破坏性手段才能获得。对此，本专利提出了一种简便实用的无损测量方法，能快速、可靠地获得表面预制裂纹的初始深度。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种表面预制裂纹深度的无损测量方法，从而可以方便快捷的得到预定的裂纹尺寸。

本发明所采用的技术方案如下：

一种表面预制裂纹深度的无损测量方法，包括如下操作步骤：

第一步：准备待预制裂纹的结构件，其表面半径为R2；

第二步：准备一锯齿切割片，其表面半径为R0；

第三步：通过锯齿切割片在待预制裂纹的结构件上割出裂纹；

第四步：准备一圆形样板薄片，其半径为R1，R1<R2；

第五步：将圆形样板薄片插入裂纹深度底部，然后在圆形样板正反两侧与裂纹表面相交部位，沿裂纹长度方向用超细笔分别划出墨线标记，弦长直线；

第六步：墨线标记在圆形样板边缘的最大径向尺寸a即为表面预制裂纹深度，a=a1+a2，其中换算深度a1为弦长直线与圆形样板包围区域的最大径向尺寸，换算深度a2为弦长直线与待预制裂纹的结构件表面包围区域的最大径向尺寸；a1、a2按如下公式计算，

其中圆形样板的半径R1、墨线的直线弦长2b用游标卡尺测量后记录下来；

对圆形样板正反两侧的墨线3均按表1进行相同的测算，最后取两次a的平均值作为预制裂纹的深度数据；

对平板结构，表面预制裂纹的深度测量方法是同样的，区别仅在于平板表面曲率半径为∞，换算深度a2=0，因此裂纹深度a=a1。

作为上述技术方案的进一步改进：

第一步中，所述待预制裂纹的结构件为圆柱形或者平板。

锯齿切割片中部开有圆孔，圆孔的半径为Rk，其边缘带有连续的周向锯齿且厚度沿径向逐渐减薄，从锯齿切割片的中央域厚t02线性减薄为边缘锯齿厚t01。

锯齿切割片中部所开圆孔与手持电动砂轮机的转轴相配合，安装并锁紧在砂轮机上。

锯齿切割片采用切削用钢制造。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，在平板或圆柱形状的结构表面用带锯齿切割片预制裂纹后，将厚度更薄、半径更小的圆形样板薄片插入裂纹深度的底部，在样板圆片正反两侧与裂纹表面相交部位，沿裂纹长度方向用超细笔分别划出墨线标记，用游标卡尺或测量墨线弦长、样板圆片直径，并结合结构件表面直径进行几何关系换算，最后取样板圆片两侧计算数据的平均值作为预制裂纹的深度。

具体有点如下：