45钢弹性应力与超声纵波与横波声时比关系的分析

利用拉伸试验机和超声应力检测仪,对水电机组蜗壳螺栓45钢进行轴向拉伸,测定其在拉伸过程中的应力值和对应的超声波纵波和横波的传播时间,获得超声波纵波与横波的声时比,即超声纵波与横波的波速比,建立弹性应力与超声波纵波与横波声时比之间的定量关系,为利用超声波实时测定螺栓弹性应力提供依据。结果表明,在45钢所承受的轴向弹性应力处于钢的弹性变形范围内时,超声波纵波与横波声时比与弹性应力之间呈线性关系,为σ=-50 249.8 Sl/St+90 536.1。通过实际测定应力值对超声波纵波与横波声时-应力模型测定出的应力值进行验证,结果表明,利用超声波纵波与横波测定的应力值与实际应力值之间的最大误差为2.36%,满足工程要求。

残余应力的超声横纵波检测方法

基于声弹性原理,研究板材厚度方向、螺栓轴向方向(以下简称z轴方向)宏观残余应力分布的超声无损检测方法。针对被测构件厚度不均匀对应力检测精度的影响非常大、检测原理繁杂不适合工程应用、拉伸实验中拉伸形变对应力系数测量精度的影响很大等问题,采取超声横波、纵波相结合的方法重新推导检测公式,并提出采用一发一收模式进行拉伸实验,通过对实验数据进行拟合,由公式计算出声弹性系数代替应力系数。然后结合插值、互相关等算法,采用VC++编制z轴方向残余应力超声检测软件并搭建检测系统。分别对性能为A2-70,4.8,8.8,长度依次为135 mm,100 mm,100mm的M20的螺栓进行拉伸实验,比对计算拉伸应力与检测拉伸应力,结果表明,该测量系统的绝对误差限为20 MPa,相对误差小于25%,且应力值较大时,相对误差有所减小,当应力值大于100 MPa时,相对误差小于5%,非常实用。