基于超声波声弹性理论的应力测量仪是利用了被测对象中超声波速与应力之间的存在固有的关系并将这种特性转为数字信号表征的力学定量检测产品。
图1.1超声应力仪
现行应力检测方法比较如下:
盲孔法
适用于各向同性材料。操作繁琐,不适合低水平残余应力测量,仅限于表面残余应力检测,无法测量内部及在线监测体应力。
X射线法
适用于弹性各向异性的同性晶体材料。无损、准确、可靠,测量深度限于微米级。操作需注意电离辐射,成本高,测量效率不高。
磁测法
仅适用铁磁材料。操作简单,测量快速,准确度较低。
超声法
适用于各种非吸声材料。测量效率最高且无损,操作简单便捷安全,随着现代硬件芯片发展,精度和分辨率得到了很大提升。
图1.2 超声应力仪典型应用范围
超声应力仪的应用非常广泛,如图1.3所示。典型的应用领域包括:轨道交通、船舶、焊缝检测、汽车、桥梁等。检测对象包括:金属、有机材料、玻璃、非金属复合材料、陶瓷等,不仅可以检测表面应力(如残余应力),还可以检测内部应力(如螺栓预紧力)。可应用于过程施工、生产品控、在役巡检和实验研究等。
超声波穿透能力比较强,在一些金属材料中穿透能力可达数米,并且超声应力仪非常便携,便于在各种环境检测作业,与其他应力检测方法相比,具有以下优势:
对被测对象零损伤;
测量快速,单点测试不超过5S,可实现实时检测,也可用于系统集成实现自动化或半自动化应力检测;
测量深度较大,近表面应力检测深度5mm以内,体应力500mm以内;
操作安全,无需任何防护;
既可测量应力,也可检测试件内部的缺陷,还可用于高精度测厚;
适用各类金属和非金属的表面和内部应力检测。
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