[00991627]基于涡流响应曲面的铝合金残余应力检测及成像

该项目提出一种检测铝合金残余应力状态的方法，该方法不破坏被测结构，对人体无害，方便快速，甚至可以进行原位检测。 铝合金作为制造业发展的基础性材料，在航空航天、高速列车、船舶制造、汽车工业等支柱性产业中有着重要地位。加工和使用过程中产生的拉伸残余应力往往是造成铝合金结构破坏的重要因素。应力集中区域容易萌生疲劳裂纹，也容易出现应力腐蚀等早期损伤。而为了增强结构表面强度和延长疲劳寿命，人们会在铝合金表面通过喷丸等方式人为产生压缩残余应力。铝合金残余应力的定量检测关系到铝合金结构的健康安全。对于拉伸残余应力而言，其定量检测结果是预防结构失效，预测结构寿命的重要依据。对于压缩残余应力而言，其定量检测结果可用于喷丸等表面处理的质量控制。 残余应力检测方法主要有盲孔法、X射线衍射法、超声波法和磁测法。这些方法存在着种种局限性，有的要破坏被测构件，有的检测时间很长，有的需要耦合剂，有的则不适用于非铁磁性金属。近年来，人们基于压阻效应（在应力作用下，工件的电导率会发生变化），尝试将涡流无损检测方法应用于残余应力检测。涡流法有着诸多优点，可称为最有前景的铝合金残余应力检测方法。然而，此前的研究尚不能测量完整应力状态，即不能确定各个主应力的方向和大小。测量完整应力状态有助于解释残余应力的形成机制，分析结构失效原因和失效形式，改进结构设计和加工工艺，以及改善工件内部应力状况。 该项目研发的技术利用铝合金的压阻效应，采用涡流无损检测的原理，设计了单向线圈，根据不同角度上涡流信号的极值确定主应力方向，然后通过反演方法由主应力上的涡流信号得出主应力数值，即得到完整残余应力状态。该技术能够在不破坏构件，不接触构件的情况下，测量铝合金残余应力状态，得出主应力的方向和数值，并能对应力分布成像，测量方法简单。