[发明专利]一种基于非线性超声波的大型高速回转装备叶片残余应力测量方法

权利要求书

1.一种基于非线性超声波的大型高速回转装备叶片残余应力测量方法，所述方法基于非线性超声波的残余应力检测装置，所述装置包括待测工件、发射探头、接收探头、超声采集卡和电脑，所述发射探头和接收探头的一端连接待测工件，所述发射探头和接收探头的另一端连接超声采集卡，超声采集卡连接电脑，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：采用水刀切割的金属进行零应力的标定；

步骤2：采用相同材料与组分的金属施加已知的力，计算得出零应力的大小，通过下式计算零应力：

其中，σ为零应力，F为已知的应力，S为材料的横截面积；

步骤3：在施加力的过程中，对采样的模拟信号做离散傅里叶变换，测量采样的模拟信号的频率组分与相位部分；

通过下式进行离散傅里叶变换：

其中，X(k)为离散傅里叶变换后的数据，x(n)为采样的模拟信号，N为信号阶数；

步骤4：建立起频率相位与应力的模型，通过下式表示所述模型：

σ_n＝kf (3)

其中，σ_n为第n个应力，k为应力常数，f为高频分量；

步骤5：重复步骤3，测得频率，幅值和相位；

步骤6：带入步骤4所建立的模型，求得残余应力；

通过下式计算残余应力：

其中，ρ₀为材料的密度，V为超声波在金属中的传播速度，σ为材料所受的应力，k₀为材料的常数，λ和μ为二阶声弹性常数，l、m和n为三阶声弹性常数；

步骤7：多次测量，求取平均值；

通过下式计算材料的常数：

通过对零应力的金属进行标定，测得材料的常数。

2.根据权利要求1所述的一种基于非线性超声波的大型高速回转装备叶片残余应力测量方法，其特征是：采用5M中心频率的宽带超声波发射探头发射超声波对测量件进行检测。

3.根据权利要求1所述的一种基于非线性超声波的大型高速回转装备叶片残余应力测量方法，其特征是：采用AD-IPR1210型超声采集卡产生超声波的采样的模拟信号，并接收采样的模拟信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于非线性超声波的大型高速回转装备叶片残余应力测量方法，其特征是：通过下式求取平均值：

其中，σ_av为平均值。