[发明专利]一种接触刚度的高精度超声检测方法

说明书

技术领域

本发明属于超声检测技术领域，涉及一种超声检测方法，尤其是一种接触刚度的高精度超声检测方法。

背景技术

机械装备结合面刚度对设备的静、动态特性有重要影响，因此随着高端装备制造过程的日益精量化，接触刚度检测日益受到重视。超声波被广泛的应用于接触刚度检测，其可以适用于多种工业中常用的结合面。目前的接触刚度超声检测方法，通过检测超声体波在结合面处反射波与入射波的比值，即超声波反射率，然后将超声反射率带入结合面的声学模型计算得到接触刚度(见文献B.W.Drinkwater,R.S.Dwyer-Joyce,P.Cawley,A study of the interaction between ultrasound and a partially contacting solid-solid interface,Proc.R.Soc.Lond.A452(1996)2613-2628.)。但是上述方法由于结合面声学模型并不准确，导致接触刚度检测结果误差过大（见已授权发明专利，题为：一种完全计及塑性影响的大接触界面法向刚度测量方法，申请号：2011100213377）。过大的测量误差导致超声波检测方法只能用于接触刚度定性的评估而不能用于定量的测量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种接触刚度的高精度超声检测方法，其能够大幅提高检测精度，实现接触刚度的准确检测。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种接触刚度的高精度超声检测方法，包括以下步骤：

1）采用宽频带超声波探头检测接触区域，并计算两个以上频率下超声反射率；

2）将超声反射率及对应的频率带入如下结合面声学模型计算：

|R|2=Z2(ω2λ2+1)Z2ω2λ2+(2kλ-Z)2]]>

其中，R为超声反射率幅值；ω为R对应的超声波角频率；k为所求的接触刚度；λ为松弛时间，为未知数；Z为的材料的声阻抗，材料声阻抗为已知；将两个不同的超声反射率及对应的角频率带入上述公式求解，取两个解中绝对值小的解；

4）将计算得到的k带入下面的修正公式：

kn=k·(1+μ)(1-2μ)1-μ]]>

其中，μ为结合面基体材料的泊松比；k_n即为所求的接触刚度。

进一步，上述步骤1）中，所述超声反射率按照以下步骤得到：

（1）采用45号钢作为试件，上下试件表面粗糙度均为Ra0.5，实验前用丙酮擦拭试件；