[发明专利]一种平面应力检测装置及检测方法

说明书

本发明提供了一种平面应力检测装置及检测方法，装置包括：基座，其具有贯穿其中的圆形安装部，安装部周围设置有角度刻度盘；角度调节装置，其安装在安装部中并能够相对于基座旋转，角度调节装置包括：本体，本体具有朝向待测对象表面的第一侧、背对待测对象的第二侧、连接第一侧和第二侧的与安装部的圆形内壁形状配合的相对的弧形面以及与弧形面相邻的侧面；第二侧上设置有相对于安装部圆心对称的超声波发射探头安装凹部和超声波接收探头安装凹部；本体内部设置有相对于安装部圆心对称的第一换能器型腔和第二换能器型腔；超声波发射换能器和超声波接收换能器，以及固定装置。

技术领域

本发明涉及平面材料的应力检测领域，具体涉及一种平面应力检测装置及检测方法。

背景技术

应力广泛存在于各种机械零部件中。在应力状态下，机械零部件的疲劳强度、结构稳度均会有不同程度衰减，因此，应力对机械零部件的服役性能的安全性和可靠度具有较大的影响。因此，应力能够一定程度地代表机械零部件的服役性能的安全性和可靠度。

目前，现有技术中，基于超声波声弹性效应、临界折射纵波波速对材料内部应力的敏感度来检测被测对象内部应力。现有技术中的检测方法的测量设备体型庞大，无法在工况现场(例如桥梁现场)进行应力测试；或者仅能测量有限方向的声弹性系数，无法检测其他任意方向的应力；此外，现有技术中的激励器激发出的超声波需要经过两次界面反射与折射，导致声波衰减较大，进而导致测量误差较大。

因此，需要一种能够检测平面上不同方向的应力的检测装置及检测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种平面应力检测装置及检测方法，其能够检测不同方向的平面应力，适用于工况现场的应力测试且测量误差小。

本申请实施例的第一方面，提供了一种平面应力检测装置，包括：基座，其具有贯穿其中的圆形安装部，所述安装部周围设置有角度刻度盘；角度调节装置，其安装在所述安装部中并能够相对于所述基座旋转，所述角度调节装置包括：本体，所述本体具有朝向待测对象的第一侧、背对所述待测对象的第二侧、连接所述第一侧和所述第二侧的与所述安装部的圆形内壁形状配合的相对的弧形面以及与所述弧形面相邻的侧面；其中，所述本体设置有与所述刻度盘配合的刻度线；所述第二侧上设置有相对于所述安装部圆心对称的超声波发射探头安装凹部和超声波接收探头安装凹部；所述本体内部设置有相对于所述安装部圆心对称的第一换能器型腔和第二换能器型腔；所述侧面设置有所述本体侧部的第一角度调节装置和第二角度调节装置；超声波发射换能器和超声波接收换能器，其分别设置于所述第一换能器型腔和所述第二换能器型腔中；以及固定装置，其设置于所述基座上，用于将所述基座固定在待测对象的平面。

通过将基座经由固定装置，即可将测量装置固定于平面材料上，进而适用于各种工况现场，从而应用范围广泛；通过旋转本体，能够测量平面材料的任意方向上的应力。

在一种可能的实现方式中，所述基座设置有贯穿其中的螺纹孔和与所述螺纹孔连通的吸盘容纳部，所述吸盘容纳部朝向所述待测对象的表面，所述螺纹孔远离所述待测对象的表面，所述固定装置包括：旋转拧头，其一端设置有吸盘，其另一端设置有拧合件，所述吸盘和所述拧合件之间设置有与所述螺纹孔配合的螺纹，在所述固定装置与所述基座连接时，所述吸盘位于所述吸盘容纳部中，所述拧合件位于所述第二侧。

通过上述设置，能够将检测装置以特别简单的方式固定在待测对象的表面上，通过拧紧拧合件和松开拧合件即可实现检测装置和待测对象的固定和位置改变，进而便于任意方向的应力测量，大大提高了超声检测的适用性。

在一种可能的实现方式中，所述超声波发射换能器能够激发不同频率的超声波，其激发的频率范围为1-10MHz。