如前所述,在表面超声波应力评价实验中,由于表面波速度的变化测量比较困难,而时间是可以直接测量的物理量,所以将速度的变化转化为一定距离内表面波传播时间的变化来测量。实验中选择的传播距离是30mm,原因在于30mm内表面波的能量衰减不很严重,而且可以保证检测效率。在激光熔覆材料声弹系数标定实验中,将预先加工好的试样安装在万能实验机上进行静载拉伸,以便采集不同应力下试样中表面波的传播时间,并将其与无应力状态下采集到的表面波信号进行比较。实验时为保证探头和试样之间耦合稳定,且两者之间为弹性接触,采用一简单装置将表面超声波探头固定在待检测区域采集数据(探头之间距离为30mm),在加载时引起的变形势必会影响表面超声波的传播距离,虽然试样变形很小,但其对实验结果的影响不容忽视。原因在于表面超声应力检测实验中,由应力引起超声波速度的变化量也非常小(Fe314合金激光熔覆层中100MPa应力引起的速度变化量约为0.01%),因此实验时需要在试样上粘贴应变片,监测加载时试样产生的变形,并从实验结果中扣除由于加载变形引起的时间变化。Fe314合金激光熔覆再制造试样声弹公式验证实验中,实际加载值、不考虑变形检测值、考虑变形检测值之间的关系如图6-20所示。
表6-3 两种时差分析方法的涂层应力检测结果对比
从图6-20可以看出,不考虑加载变形时,Fe314合金激光熔覆再制造涂层应力检测值与实际加载值存在一定的偏差,最大相对偏差为17.9%,考虑加载变形校准之后,实验结果与实际加载值更为接近。校准之后最大相对偏差为9.2%。低应力阶段试样变形很小,所以校准前后计算结果的差别不是很明显,高应力阶段试样变形较明显,校准后误差减小,计算结果更接近实际加载值。综合上述分析结果可知,对加载时试样变形进行修正是保证表面超声波评价激光熔覆层应力(静载拉伸条件下)精度的重要因素。(www.daowen.com)
图6-20 ` Fe314激光熔覆层应力检测结果
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