[发明专利]基于涡流响应曲面的铝合金板材残余应力检测方法

摘要

基于涡流响应曲面的铝合金板材残余应力检测方法，涉及残余应力检测方法。基于涡流响应曲面的铝合金板材残余应力检测方法，所采用的检测装置主要由信号发生器、功率放大器、电桥电路、差分放大器、前置放大器及PCI数据采集卡组成，信号发生器信号输出端接功率放大器输入端，功率放大器输出端接电桥电路输入端，为避免温漂等影响，电桥电路中的2个桥臂为相同的矩形线圈，其中1个作为检测线圈，另1个作为参考线圈；另2个桥臂为电阻，电桥电路输出端接差分放大器输入端，差分放大器输出端接前置放大器输入端，前置放大器输出端接PCI数据采集卡输入端；检测方法1)建立铝合金涡流响应曲面；2)线圈扫描；3)信号处理与应力状态识别。

主权项

基于涡流响应曲面的铝合金板材残余应力检测方法，其特征在于，所采用的检测装置包括信号发生器、功率放大器、电桥电路、差分放大器、前置放大器及PCI数据采集卡组成；信号发生器信号输出端接功率放大器输入端，功率放大器输出端接电桥电路输入端，电桥电路中的2个桥臂为相同的矩形线圈，其中1个作为检测线圈，另1个作为参考线圈；另2个桥臂为电阻，电桥电路输出端接差分放大器输入端，差分放大器输出端接前置放大器输入端，前置放大器输出端接PCI数据采集卡输入端；所述检测方法，包括以下步骤：1)建立铝合金涡流响应曲面采用基础实验与数值仿真相结合的方法建立涡流响应曲面；基础实验是进行铝合金板材单向拉伸实验，试件设计根据国家标准GB/T 228‑2002；采用所述检测装置检测涡流信号，涡流信号为检测线圈的输出电压；采用电子引申计测量试件的应变，得到应变与涡流信号的关系，Vx＝f(εx)；通过仿真，改变材料的电导率，计算涡流响应，将仿真结果与实验结果对比，得到单向应力状态下电导率与应变的关系σx＝f(εx)；对复杂应力状态，仍然采用仿真的方法建立应力状态与涡流响应间的关系——涡流响应曲面；然后取不同的主应力s11和s22，利用虎克定律计算对应的主应变：ϵ11=1E(s11-μs22)ϵ22=1E(s22-μs11)]]>由σx＝f(εx)，可得两个主应变分别对应的电导率σ1和σ2，通过电各向异性材料涡流响应仿真可得主应力s11和s22对应的涡流响应分别V1和V2，求出二者之和，就可得到应力‑涡流响应曲面；将响应曲面采用数据文件的形式存储；2)线圈扫描采用矩形线圈检测涡流信号的大小，同时记录最大涡流信号出现的方位；检测时，将线圈所在平面与检测件表面垂直，参考线圈放置在与待检测件相同的、无应力的材料表面；检测线圈进行旋转扫描，对每个检测点，检测线圈需旋转3～5周，记录每周的检测数据；在待检测件表面移动线圈，可实现对整个检测件的检测；3)信号处理与应力状态识别根据已建立的涡流响应曲面以及检测涡流信号，反推主应力大小及方向；矩形线圈在旋转扫描过程中，检测信号出现极值的方位，对应的就是主应力的方向；检测线圈在旋转过程中输出的涡流响应极值若为V1和V2，可通过两信号比值及两信号和在涡流响应曲面上读出对应了主应力大小；检测线圈每旋转一周可记录一次涡流响应极值，多次记录的平均值作为涡流响应极值V1和V2；步骤3)中，所述主应力大小的识别方法如下：(1)探头旋转扫描，测得两个感应电压极值V1和V2；(2)计算感应电压极值的比值Vr＝V1/V2及感应电压的和Vs＝V1+V2；(3)根据感应电压极值的比值，由感应电压比值与主应力比值的关系Vr＝f(sr)，反演计算主应力比值sr；(4)利用已建立的应力响应曲面，即主应力合成与涡流信号的关系，Vs＝f(s1,s2)以及主应力比值sr，反演计算主应力的大小。