临界折射纵波检测残余应力的关键影响因素研究

发布时间：2024-04-14 03:38

　　残余应力是在没有施加外部载荷(包括重力)或其它应力源(如热梯度)的情况下,存在于材料内部的应力状态。残余应力一方面来源于制造过程,如变形、热处理、制造加工等操作,另一方面来源于构件的使用过程,如接触载荷、冲击载荷和摩擦等,这些过程改变了材料的形状或性能。残余应力对材料和构件的工程性能,特别是疲劳寿命、变形、尺寸稳定性、耐腐蚀性和脆性断裂等有较大的影响。因此,残余应力评估是结构构件设计中必不可少的一个重要环节。临界折射纵波(简称L_CR波)是一种在固体表面以下传播的体纵波,由于其对应力敏感而对材料织构不敏感的特性,可用于评估材料内部的残余应力。在残余应力检测过程中,L_CR波传播时间的精度受到多种不确定因素的影响,这些因素决定了L_CR波检测残余应力的误差。因此,为了进一步提高测量结果的准确性,本文采用理论计算、Comsol仿真和试验验证相结合的方式,针对纵波入射角、换能器的频率和晶片尺寸、换能器间距、环境温度以及耦合状态等关键影响因素开展了相关的研究工作。首先,通过“鲁伯特之泪”这一神奇的物理现象直观形象地诠释了残余应力的产生...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1鲁伯特之泪的外形

中北大学学位论文1．绪论鲁伯特之泪应力，我们首先来了解一个神奇的物理现象---鲁伯特之泪的泪滴，其形成过程就是将玻璃放置在铁质容器中，在高力自然滴落到冰冷的水桶里，瞬间形成一个大脑袋拖着滴，俗称“鲁珀特之泪”。其神奇之处在于头部能够承受只需轻轻用力一折，整个泪滴就会瞬间爆裂为....

图1.3残余应力分布云图

(a)制作过程(b)硬度敲击试验(c)爆裂的瞬间图1.2神奇的鲁伯特之泪从物理特性的角度上来分析，玻璃属于过冷的液体而不是固体，若表面上存在一度的裂纹将会以声的速度快速扩展到内部，从而使整个物体破裂成碎片，碎片大小于其内部残余应力的大小和裂纹的分布密度。当用力敲击....

图1.4钢轨的疲劳断裂（3）残余应力对构件脆性的影响

图1.4钢轨的疲劳断裂残余应力对构件脆性的影响处于脆性状态，而外部经荷载的加载并未使材料发生塑性变形，的应力没有进行自平衡的调整，致使构件中的残余应力达到材成脆性破坏的产生。如果构件承受高应变速率的冲击荷载时，材，材料可能从塑性状态转变为脆性状态。残余应力作为初始应力是拉伸残....

图1.5齿轮的脆性断裂及组织形貌

图1.4钢轨的疲劳断裂（3）残余应力对构件脆性的影响若材料处于脆性状态，而外部经荷载的加载并未使材料发生塑性变形，即材料内部对于新增加的应力没有进行自平衡的调整，致使构件中的残余应力达到材料的屈服极限，从而造成脆性破坏的产生。如果构件承受高应变速率的冲击荷载时，材料的塑性变....

本文编号：3954057