[发明专利]一种试样表面残余应力的无损检测方法

权利要求书

1.一种超声表面波声速测量系统，包括一超声测试装置，该测试装置分别与一个控制装置和一示波器相连，其特征在于，所述超声测试装置向一探头竖直向下的聚焦换能器供电，接收该聚焦换能器的超声探头的信号，并将所述信号发送给示波器，所述聚焦换能器下方还设有一试样槽，所述试样槽装有液体，所述聚焦换能器的超声探头浸没在所述液体中，一驱动机构固定在所述试样槽上，且与一聚焦换能器相连。

2.根据权利要求1所述的超声表面波声速测量系统，其特征在于，所述驱动机构由控制装置控制。

3.根据权利要求2所述的超声表面波声速测量系统，其特征在于，所述控制装置为单片机或PC，所述驱动机构为步进电机、手动精密滑台或传动轴承。

4.根据权利要求2所述的超声表面波声速测量系统，其特征在于，所述驱动机构的步进精度为0.025mm到0.05mm；聚焦换能器的频率为0.5MHz到50MHz。

5.根据权利要求1所述的超声表面波声速测量系统，其特征在于，所述驱动机构通过支架固定在所述试样槽上，且通过夹具和紧固件与一聚焦换能器相连。

6.一种试样表面残余应力的无损检测方法，包括：

步骤S1，选择材料制作冲击试样和与所述冲击试样同一母材的多个拉伸试样；

步骤S2，采用楔块法激发表面波测量所述拉伸试样的表面波速度-应力关系曲线；

步骤S3，用权利要求1所述的超声表面波声速测量系统测量所述冲击试样表面被测区域表面波的传播速度；

步骤S4，根据所述冲击试样被测区域表面波的传播速度对照所述表面波速度-应力关系曲线，得到所述冲击试样被测区域的残余应力。

7.根据权利要求6所述的试样表面残余应力的无损检测方法，其特征在于，S31中，所述冲击试样被表面水平地放置在所述试样槽中。

8.根据权利要求6所述的试样表面残余应力的无损检测方法，其特征在于，步骤S3包括：

步骤S31，将所述冲击试样置于权利要求1所述试样槽中，所述驱动机构沿竖直方向移动聚焦换能器，聚焦换能器的超声探头接收移动不同距离时超声波的信号幅值，得到所述超声波信号幅值随超声探头的移动距离的变化周期；

步骤S32，根据所述变化周期计算得到所述冲击试样被测区域表面波的传播速度。

9.根据权利要求6至8之一所述的试样表面残余应力的无损检测方法，其特征在于，所述冲击试样被测区域表面波的传播速度可以通过下式计算：

vR=vc[1-(1-vc2fΔz)2]12,]]>

f是超声波激励频率；Δz是所述聚焦换能器接收到的超声波信号幅值随超声探头的移动距离的变化周期；v_c是超声波在所述试样槽的液体中的传播速度，v_R是超声表面波在材料中的传播速度。

10.根据权利要求8所述的试样表面残余应力的无损检测方法，其特征在于，S31中，所述冲击试样与聚焦换能器的间距为1mm-200mm，优选采用55mm。