CN108827533B - 一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及***残余应力检测领域,具体涉及一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,包括数字材料试验机和超声应力仪;数字材料试验机包括***夹爪和拉力机夹具,***夹爪上开设有供***试样卡入的固定槽,固定槽的形状与***试样的形状匹配,***夹爪上设置有盖板,拉力机夹具与拉力机连接;超声应力仪包括机架,机架上安装有滑轨装置,滑轨装置上固定有超声探测装置;超声探测装置包括超声探头支架和超声探头,超声探头固定在超声探头支架上,超声探头支架之间有弹性件。本发明可标定***试样加载负载时的声时差‑载荷曲线,适用于***试样声弹性系数的标定。
Description
技术领域
本发明涉及***残余应力检测领域,具体涉及一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置。
背景技术
高聚物粘结***(Polymer Bonded Explosives,简称PBX),是由高能单质***和高聚物黏结剂等组成的一类重要的高能***。PBX是由造型粉热压成型的,在成型过程中因外界压力作用,发生不同程度弹塑性变形,压力去除后会积蓄一定的弹性应变能,产生残余应力,可以说残余应力是PBX***中一种无形的缺陷。然而,PBX***在使用过程中受温度、应力等环境因素影响显著,对外界较强刺激敏感,因此,开展高聚物粘结***残余应力测试与表征具有重要的理论现实意义。
由于***残余应力测试存在安全性问题,一般采用无损的物理检测法,目前应用最广泛的是X射线衍射法。但X射线穿透能力有限,只能测量样品表层几微米厚度的应力;并且存在辐射,长期操作人员有存在职业病的风险。与X射线衍射法相比,超声测量具有精度高、可以测量深度大、准确率高等优点,并且测量方法简单,可以野外作业。
在使用超声法检测***残余应力时,需要先对***的声弹性系数进行标定,做出一条载荷-声时差的标准曲线,在后续对***进行测量时,只需测出其声时差,即可对应标准曲线得知其载荷(即为残余应力)。在***声弹性系数的标定过程中,需要对PBX***进行负载拉伸,目前最广泛使用的拉力机为万能材料试验机,但由于PBX***检测的特殊性,需要将超声检测装置与拉力机相结合,目前市面上还没有这种检测装置。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,采用以下技术方案实现:
一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,包括数字材料试验机和超声应力仪置;所述数字材料试验机包括***夹爪和拉力机夹具,所述***夹爪上开设有供***试样卡入的固定槽,所述固定槽的形状与***试样的形状匹配,所述***夹爪上设置有盖板,所述拉力机夹具与拉力机连接;所述超声应力仪置包括机架,所述机架上安装有滑轨装置,所述滑轨装置上固定有超声探测装置;所述超声探测装置包括超声探头支架和超声探头,所述超声探头固定在超声探头支架上,所述超声探头支架之间有弹性件。
本发明的工作原理为:将***试样放置在***夹爪的固定槽中,用盖板将其固定;机架上设置有超声探测装置,超声探测装置包括超声探头支架和超声探头,超声探头支架将超声探头固定在***试样的两侧,超声探头支架之间有弹性件,可将超声探头的探测面完全贴合在***试样上,在机架的滑轨装置上安装超声探测装置,可使超声探测装置随滑轨移动,从而更好的控制超声探头之间的距离,在检测时超声探头容易固定在***试样两侧,检测完毕后超声探头也可容易的远离***试样。本发明可标定***试样加载负载时的声时差-载荷曲线,拉力机拉动拉力机夹具,从而带动***夹爪中的***试样拉伸,超声检测装置对***试样进行声时差的测定,从而得到标定的声时差-载荷曲线。
优选的,所述机架包括横梁支柱,高度支柱和支脚;所述横梁支柱通过两个直角件固定在高度支柱的上侧,所述支脚固定在高度支柱的下侧,所述横梁支柱和支脚的端部均有端盖。
优选的,所述滑轨装置包括滑轨轨道、位移块和限位挡块,所述限位挡块设置在滑轨轨道的两端,所述位移块可在滑轨轨道上滑动。
优选的,所述超声探头有两个,一个超声探头用于发射超声信号,另一个超声探头用于接收超声信号。
优选的,所述超声探头靠近***试样的一侧有的凹槽,用来盛放耦合剂。
优选的,所述凹槽为0.05-0.06mm。
优选的,所述超声探头支架上侧和下侧均设置有弹性件。
优选的,所述固定槽在与***试样拐角处的对应位置有弧度。
优选的,所述***试样特指PBX***试样。
优选的,所述盖板可拆卸。
综上所述,本发明具有以下优点:
一、本发明设计的一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,可标定***试样加载负载时的声时差-载荷曲线,适用于***试样声弹性系数的标定。
二、超声探头支架之间有弹性件,可将超声探头完全紧贴在***试样的两侧,防止超声波在传播过程中能量衰减,造成测量不准确。
三、机架包括横梁支柱,高度支柱和支脚,横梁支柱通过两个直角件固定在高度支柱的上侧,支脚固定在高度支柱的下侧,横梁支柱和支脚的端部均有端盖。机架可稳固的放置在平面上,使安装在机架上的滑轨装置和超声探测装置都可以稳定的工作,从而使超声探头更好的发射和接手超声波,测得准确的数据。
四、滑轨装置包括滑轨轨道、位移块和限位挡块,限位挡块设置在滑轨轨道的两端,位移块可在滑轨轨道上滑动。滑轨装置可使超声探测装置具有机动性,可在滑轨上移动,滑轨装置的两端设置有限位挡块,可防止位移块的脱落,保证超声探测装置的安全。
五、超声探头有两个,一个超声探头用于发射超声信号,另一个超声探头用于接收超声信号。由于材质声衰减明显,这样的设计可减少声传播过程中的能量衰减。另外,由于材质自身的声传播速度较低,范围在1500~1800m/s,表面临界折射纵波或表面波探头制造不具备可行性,因此选取体内纵波作为残余应力评测载体。
六、超声探头靠近***试样的一侧有的凹槽,凹槽为0.05-0.06mm,用来盛放耦合剂。耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气,使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。当使用在光滑材料表面时,可以使用低粘度的耦合剂;当使用在粗糙表面、垂直表面及顶表面时,应使用粘度高的耦合剂;高温工件应选用高温耦合剂。耦合剂应适量使用,涂抹均匀,一般应将耦合剂涂在被测材料的表面,但当测量温度较高时,耦合剂应涂在超声探头上。
七、超声探头支架上侧和下侧均设置有弹性件,可使超声探头受力均匀,紧贴在***试样的表面上,使测量的数据更加准确。
八、固定槽在与***试样拐角处的对应位置有弧度,***试样较脆弱,在测量时应防止***试样拐角接触到固定槽,以免造成***,引起安全问题。
九、***试样特指PBX***试样,高聚物粘结***(Polymer Bonded Explosives,简称PBX),是由高能单质***和高聚物黏结剂等组成的一类重要的高能***。PBX是由造型粉热压成型的,在成型过程中因外界压力作用,发生不同程度弹塑性变形,压力去除后会积蓄一定的弹性应变能,产生残余应力,可以说残余应力是PBX中一种无形的缺陷。然而,PBX在使用过程中受温度、应力等环境因素影响显著,对外界较强刺激敏感,因此,开展高聚物粘结***残余应力测试与表征具有重要的理论现实意义。
十、盖板可拆卸,方便***试样安装后测试及测试后取出。
附图说明
图1为本发明***声弹性系数超声标定装置的示意图;
图2为本发明数字材料试验机的使用示意图;
图3为本发明滑轨装置及超声探测装置示意图。
附图标记:
1、机架,2、滑轨装置,3、超声探测装置,4、***夹爪,5、拉力机夹具,6、***试样,7、固定槽,8、横梁支柱,9、高度支柱,10、支脚,11、端盖,12、滑轨轨道,13、位移块,14、限位挡块,15、盖板,16、超声探头支架,17、超声探头,18、凹槽
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图所示,一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,包括数字材料试验机和超声应力仪置;数字材料试验机包括***夹爪4和拉力机夹具5,***夹爪4上开设有供***试样6卡入的固定槽7,固定槽7的形状与***试样6的形状匹配,***夹爪4上设置有盖板15,拉力机夹具5与拉力机连接;超声应力仪置包括机架1,机架1上安装有滑轨装置2,滑轨装置2上固定有超声探测装置3;超声探测装置3包括超声探头支架16和超声探头17,超声探头17固定在超声探头支架16上,超声探头支架16之间有弹性件。
将***试样6放置在***夹爪4的固定槽7中,用盖板15将其固定;机架1上设置有超声探测装置3,超声探测装置3包括超声探头支架16和超声探头17,超声探头支架16将超声探头17固定在***试样6的两侧,超声探头支架16之间有弹性件,可将超声探头17的探测面完全贴合在***试样6上,在机架1的滑轨装置2上安装超声探测装置3,可使超声探测装置3随滑轨移动,从而更好的控制超声探头17之间的距离,在检测时超声探头17容易固定在***试样6两侧,检测完毕后超声探头17也可容易的远离***试样6。超声探头支架16之间有弹性件,可将超声探头17完全紧贴在***试样6的两侧,防止超声波在传播过程中能量衰减,造成测量不准确。本发明可标定***试样6加载负载时的声时差-载荷曲线,拉力机拉动拉力机夹具5,从而带动***夹爪4中的***试样6拉伸,超声检测装置对***试样6进行声时差的测定,从而得到标定的声时差-载荷曲线。本发明设计可标定***试样6加载负载时的声时差-载荷曲线,适用于***试样6声弹性系数的标定。
机架1包括横梁支柱8,高度支柱9和支脚10,横梁支柱8通过两个直角件固定在高度支柱9的上侧,支脚10固定在高度支柱9的下侧,横梁支柱8和支脚10的端部均有端盖11。机架1可稳固的放置在平面上,使安装在机架1上的滑轨装置2和超声探测装置3都可以稳定的工作,从而使超声探头17更好的发射和接手超声波,测得准确的数据。
滑轨装置2包括滑轨轨道12、位移块13和限位挡块14,限位挡块14设置在滑轨轨道12的两端,位移块13可在滑轨轨道12上滑动。滑轨装置2可使超声探测装置3具有机动性,可在滑轨上移动,滑轨装置2的两端设置有限位挡块14,可防止位移块13的脱落,保证超声探测装置3的安全。
超声探头17有两个,一个超声探头17用于发射超声信号,另一个超声探头17用于接收超声信号。由于材质声衰减明显,这样的设计可减少声传播过程中的能量衰减。另外,由于材质自身的声传播速度较低,范围在1500~1800m/s,表面临界折射纵波或表面波探头制造不具备可行性,因此选取体内纵波作为残余应力评测载体。
超声探头17靠近***试样6的一侧有的凹槽18,凹槽18为0.05-0.06mm,用来盛放耦合剂。耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气,使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。当使用在光滑材料表面时,可以使用低粘度的耦合剂;当使用在粗糙表面、垂直表面及顶表面时,应使用粘度高的耦合剂;高温工件应选用高温耦合剂。耦合剂应适量使用,涂抹均匀,一般应将耦合剂涂在被测材料的表面,但当测量温度较高时,耦合剂应涂在超声探头17上。
超声探头支架16上侧和下侧均设置有弹性件,可使超声探头17受力均匀,紧贴在***试样6的表面上,使测量的数据更加准确。
固定槽7在与***试样6拐角处的对应位置有弧度,***试样6较脆弱,在测量时应防止***试样6拐角接触到固定槽7,以免造成***,引起安全问题。
***试样6特指PBX***试样6,高聚物粘结***(Polymer Bonded Explosives,简称PBX),是由高能单质***和高聚物黏结剂等组成的一类重要的高能***。PBX是由造型粉热压成型的,在成型过程中因外界压力作用,发生不同程度弹塑性变形,压力去除后会积蓄一定的弹性应变能,产生残余应力,可以说残余应力是PBX中一种无形的缺陷。然而,PBX在使用过程中受温度、应力等环境因素影响显著,对外界较强刺激敏感,因此,开展高聚物粘结***残余应力测试与表征具有重要的理论现实意义。
盖板15可拆卸,方便***试样6安装后测试及测试后取出。
以上所述是本发明的优选实施方式,对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干变型和改进,这些也应视为本发明的保护范围。
尽管本文较多地使用了机架1、滑轨装置2、超声探测装置3、***夹爪4、拉力机夹具5、***试样6、固定槽7、横梁支柱8、高度支柱9、支脚10、端盖11、滑轨轨道12、位移块13、限位挡块14、盖板15、超声探头支架16、超声探头17、凹槽18等术语但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (7)
1.一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,其特征在于:包括数字材料试验机和超声应力仪;
所述数字材料试验机包括***夹爪(4)和拉力机夹具(5),所述***夹爪(4)上开设有供***试样(6)卡入的固定槽(7),所述固定槽(7)的形状与***试样(6)的形状匹配,所述***夹爪(4)上设置有盖板(15),所述拉力机夹具(5)与拉力机连接;
所述超声应力仪包括机架(1),所述机架(1)上安装有滑轨装置(2),所述滑轨装置(2)上固定有超声探测装置(3);
所述超声探测装置(3)包括超声探头支架(16)和超声探头(17),所述超声探头(17)固定在超声探头支架(16)上,所述超声探头支架(16)之间有弹性件;
所述超声探头(17)靠近***试样(6)的一侧有凹槽(18),用来盛放耦合剂;
所述超声探头支架(16)上侧和下侧均设置有弹性件;
所述固定槽(7)在与***试样(6)拐角处的对应位置有弧度。
2.根据权利要求1所述的一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,其特征在于:所述机架(1)包括横梁支柱(8),高度支柱(9)和支脚(10);所述横梁支柱(8)通过两个直角件(10)固定在高度支柱(9)的上侧,所述支脚(10)固定在高度支柱(9)的下侧,所述横梁支柱(8)和支脚(10)的端部均有端盖(11)。
3.根据权利要求1所述的一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,其特征在于:所述滑轨装置(2)包括滑轨轨道(12)、位移块(13)和限位挡块(14),所述限位挡块(14)设置在滑轨轨道(12)的两端,所述位移块(13)可在滑轨轨道(12)上滑动。
4.根据权利要求1所述的一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,其特征在于:所述超声探头(17)有两个,一个超声探头(17)用于发射超声信号,另一个超声探头(17)用于接收超声信号。
5.根据权利要求1所述的一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,其特征在于:所述凹槽(18)为0.05-0.06mm。
6.根据权利要求1所述的一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,其特征在于:所述***试样(6)特指PBX***试样。
7.根据权利要求1所述的一种***残余应力超声检测法声弹系数标定装置,其特征在于:所述盖板(15)可拆卸。
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