激光超声检测铝合金材料的残余应力分布

为了有效检测铝合金材料上的残余应力分布,研究了用激光超声技术来检测铝合金材料上的残余应力分布的方法。该方法用Nd:YAG脉冲激光激发声表面波,并用外差激光干涉仪接收。理论分析表明可通过测量表面波在不同位置上声速的相对变化,来确定试样的残余应力分布。并对无残余应力、有压缩残余应力、有拉伸残余应力的三个试样应力分布,进行了实验测定。结果证实了试样的残余应力分布可引发声表面波在不同位置上声速的相对变化,也证实了激光激发声表面波及其接收技术是一种无损检测材料内残余应力分布的有效方法。     

利用直接激发Rayleigh表面波的方法测量材料的声学非线性系数

提出了利用直接激发Rayleigh表面波的方法测量材料的声学非线性系数.采用专门的信号源,将压电传感器安装在试件边缘直接激发Rayleigh表面波,利用激光干涉仪测量系统采集试件表面的Rayleigh波信号.对采集到的Rayleigh波信号进行FFT变换,得到Rayleigh波信号中所包含的基频和高频成分,并据此进一步确定材料的声学非线性系数.对铝合金材料AA2024和AA6061的试验测量与分析结果表明,这种利用将压电传感器直接安装在试件边缘激发Rayleigh表面波的方法能够有效、准确地测量材料的声学非线性系数,可以为材料和结构早期力学性能退化的无损检测和评价提供一种有效的途径.     

一种在线测量微机械薄膜残余应力的新结构

提出了一种利用临界屈曲法在线测量微机械薄膜残余应力的新结构，并采用表面微加工技术制作了两种测试样品.搭建了在线观测实验装置来实时监控释放过程中结构出现的临界屈曲变形模态，由此判断出结构内部的应力状态，同时在测得临界刻蚀深度的情况下，采用有限元方法计算出残余应力大小.借助有限元方法，先研究了多个参数对临界屈曲应力的影响，然后利用这种新结构对薄膜残余应力进行了实际测量，所得结果与微旋转结构的应力测量结果基本吻合.分析及实验表明，新结构在测量薄膜残余应力方面有许多优点，具有较高的实用价值，不仅能满足大量程的应力检测要求，而且只用一个结构就可以同时测量压应力和拉应力，从而极大提高了器件版图空间的利用率.     

用于湍流燃烧温度测量的激光诊断技术

在湍流燃烧模型及CFD仿真软件的实验验证以及实际燃烧装置性能改进中,准确的温度测量以及温度梯度分布测量十分重要.Rayleigh散射、过滤Rayleigh散射和双线平面激光诱导荧光等基于激光的测温技术已在湍流燃烧实验研究中广泛应用,但每种测温技术都不能满足所有的测量环境.因此,须根据具体的探测对象和测量需求,对测温方法和实验方案进行合理选择.文章主要对这3种测温技术的工作原理、适用条件、研究现状和实际应用中需注意的问题进行综述.      

声表面波在声栅上的Bragg衍射

本工作揭示了声表面波在声栅上的Bragg型衍射效应。应用简正波理论近似处理了在强Bragg条件下,声表面波在声栅上衍射的一些规律:栅阵内简正模式,偏转角和偏转效率与入射声波工作频率和声栅参数的关系。实验上,我们在y切割LiNbO₃压电晶体表面,用金属栅阵构成声栅,用光学法观察了声表面波(Rayleigh波)在上述声栅上的Bragg型衍射现象,并测量了偏转角和偏转效率随工作频率的关系。实验与理论结果比较表明,二者基本上是符合的。 关键词：     

SiC纤维增强Ti17合金复合材料轴向残余应力的拉曼光谱和X射线衍射法对比研究

准确测量和分析SiC纤维增强Ti合金复合材料(SiC_f/Ti)中残余应力状态对优化复合材料的成型工艺和理解其失效模式具有重要意义,但其残余应力的实验测量和分析仍是一个挑战.石墨C涂层作为SiC纤维与Ti17基体合金之间必需的扩散障涂层,承载了由纤维与基体之间热不匹配引入的残余应力.本文采用显微拉曼光谱法对比测量纤维表面C涂层在复合材料中和去掉基体无应力态下G峰的峰位,通过石墨C涂层应力态下峰位移动计算出SiCf/C/Ti17复合材料中SiC纤维受到～705.0 MPa的残余压应力.采用X射线衍射方法测量了不同方向上该复合材料中基体钛合金的晶面间距以获取其空间应变,根据三轴应力模型分析了复合材料中基体钛合金沿轴向方向的残余应力为～701.3 MPa的张应力,并通过线性弹性理论转化为SiC纤维的残余压应力为～759.4 MPa.两种测试方法都确定了SiC纤维在成型过程中受到残余压应力,且获得的应力值较为接近,都可以用于对SiC_f/Ti复合材料的残余应力测量.     

工艺参数对PC光学制品残余应力的影响

先通过光弹实验测量残余应力的分布形态,然后通过应力—光学定律计算出相应的残余应力值,最后把该数值做了数值模拟分析。研究表明:对于同一工艺参数,残余应力的数值从浇口附近至流动末端逐渐减小;对于不同工艺参数,对残余应力的影响程度从大到小的顺序为熔体温度、模具温度、注射压力、冷却时间。     

超声光栅测声速的方法运用到液体表面波波速的测量

理论上分析了超声光栅衍射和液体表面波光栅衍射,得到了表面波光栅衍射图样与表面波参数的解析关系.实验上得到清晰的衍射图样,利用表面波光栅衍射法测量了液体表面波波速,实验结果与理论值误差不超过1%.     

ZrO2薄膜残余应力实验研究

采用ZYGO MarkⅢ-GPI数字波面干涉仪对电子束蒸发方法制备的ZrO2薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度、沉积速率等工艺参量对ZrO2薄膜残余应力的影响。实验结果表明：随着沉积温度及沉积速率的升高,ZrO2薄膜中残余应力状态由张应力变为压应力,且压应力值随着沉积温度升高而增大。同时用X射线衍射技术测量分析了不同沉积条件下ZrO2薄膜的微结构组织,探讨了ZrO2薄膜微结构与其应力的对应关系。     

基于斯托克斯参量的光弹性应力分布及成像方法研究

提出了一种基于斯托克斯参量测量的实时光弹性应力测量及其成像的新方法,对该方法的原理及参量测量方法进行了深入研究。根据分振幅斯托克斯参量测量原理设计一个实验系统,利用Equator-Poles(E-P)法定标系统,采用4个性能一致的光电探测器实现光束斯托克斯参量的快速实时测量。用实验系统测量单色平面偏振光通过光弹性样品后的斯托克斯参量,求得出射与入射偏振光的相位延迟量,再求得样品的应力值。运用该方法对有应力分布的平板玻璃和轴向受压有机玻璃进行测量并扫描成像,得到它们的应力分布图像。结果表明,该方法能够准确、快速和无损地测量光弹性样品任意位置的应力,实现对应力的实时测量。     

基于神经网络的选区激光熔化残余应力预测

当前对选区激光熔化产生的残余应力预测方法主要为数值模拟,但由于设备、环境、粉末等因素差异性较大,且具有较大不确定性,很难建立符合实际情况的数值模拟模型。利用神经网络在预测多变量、复杂线性信息处理方面能力强的特点,建立适用于预测316L不锈钢粉末选区激光熔化残余应力的模型。使用选区激光熔化技术打印相当数量的不同工艺参数的试样,采用超声波检测其内部残余应力作为神经网络的训练样本,并使用这些样本对神经网络模型进行训练,获得具有预测功能的神经网络,将验证样本的工艺参数输入神经网络,计算出预测的残余应力值,与实际检测值进行对比。实验结果表明,预测值与实际测量值偏差较小,验证了所提方法的有效性。采用神经网络预测残余应力的方法,可以快速确定不同选区激光熔化工艺参数对应的残余应力,避免设置残余应力较高的工艺参数,有效缩短制备高质量工件试样的周期,降低成本。     

利用X射线衍射研究聚晶金刚石复合片的残余应力(英文)

通过x射线衍射方法研究了聚晶金刚石复合片中金刚石层内的宏观残余应力以及微观残余应力.宏观残余应力通过测量x射线衍射的峰值移动可以计算出来,微观残余应力由x射线衍射的峰形宽化决定.本文研究结果表明:我们研究的三种型号聚晶金刚石复合片中存在着宏观残余压应力和微观残余张应力,并且发现宏观残余压应力和微观残余张应力的大小随着金刚石平均粒径的增大而减小,根据x射线衍射研究表明这可能是由于随着金刚石粒径的增大,聚晶金刚石复合片中金刚石相的减少而非金刚石相的增加造成的.x射线衍射技术可以非破坏性的测量宏观和微观残余应力的大小,因此,这是一种很好的检测聚晶金刚石复合片中残余应力的方法,并可以通过应力的大小来优化聚晶金刚石复合片的最佳组分和工艺,同时也可以给出聚晶金刚石复合片的最佳工作条件.     

沉积速率和氧分压对HfO2薄膜残余应力的影响

采用ZYGO MarkIII-GPI数字波面干涉仪对以K9玻璃为基底的电子束蒸发方法制备的HfO₂薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积速率、氧分压这两种工艺参量对HfO₂薄膜残余应力的影响.实验结果表明：在所有的工艺条件下,薄膜的残余应力均为张应力;随着沉积速率的升高,氧分压的减小,薄膜的堆积密度逐渐增大,而残余应力呈减小趋势.同时用X射线衍射技术测量分析了不同工艺条件下HfO₂薄膜的晶体结构,探讨了HfO₂薄膜晶体 关键词： 残余应力 2薄膜')" href="#">HfO₂薄膜 沉积速率 氧分压     

激光激发黏弹表面波有限元数值模拟

研究黏弹性材料中激光激发的Rayleigh波的传播特征. 考虑到黏弹性材料的黏性特征,在频域内建立黏弹性材料中激光激发Rayleigh波的有限元数值模型. 在验证有限元频域数值模型正确性的基础上,模拟脉冲激光作用在黏弹性材料上激发出Rayleigh波,进而讨论激光激发的黏弹Rayleigh波的传播特征,并比较黏弹性材料与弹性材料中激光激发的Rayleigh波差异,同时分析了材料的黏性劲度参量变化对Rayleigh波特征的影响. 关键词： 表面波 激光超声 有限元方法 黏弹性     

残余应力的超声横纵波检测方法

基于声弹性原理,研究板材厚度方向、螺栓轴向方向(以下简称z轴方向)宏观残余应力分布的超声无损检测方法。针对被测构件厚度不均匀对应力检测精度的影响非常大、检测原理繁杂不适合工程应用、拉伸实验中拉伸形变对应力系数测量精度的影响很大等问题,采取超声横波、纵波相结合的方法重新推导检测公式,并提出采用一发一收模式进行拉伸实验,通过对实验数据进行拟合,由公式计算出声弹性系数代替应力系数。然后结合插值、互相关等算法,采用VC++编制z轴方向残余应力超声检测软件并搭建检测系统。分别对性能为A2-70,4.8,8.8,长度依次为135 mm,100 mm,100mm的M20的螺栓进行拉伸实验,比对计算拉伸应力与检测拉伸应力,结果表明,该测量系统的绝对误差限为20 MPa,相对误差小于25%,且应力值较大时,相对误差有所减小,当应力值大于100 MPa时,相对误差小于5%,非常实用。      

基于激光超声的微裂纹检测技术的研究

在固体中利用激光产生超声波 ,可作为超声测量和材料无损检测的一种新方法。介绍了激光超声表面波的产生机理、微裂纹的检测方法及其应用。采用Nd∶YAG脉冲激光器、扩束与聚焦透镜组、PZT探头、数据分析仪等器件设计并构建了一套基于接触式检测方法的激光超声微裂纹检测实验系统。通过对大量实验数据进行处理 ,得出了相应的各种关系曲线 ,说明了线光源产生的超声表面波非常适用于材料表面微裂纹的检测     

航空透明件表面波声弹效应

表面波作为超声波的一种特殊形式,由于其传播特性,使得通过改变频率检测距物体表面不同深度处的;初邕应力成为可能,因此,各种产表面波声弹理论与实验技术的研究不断受到重视。本文从弹性波和有限变形理论出发,推导了表面波在有初始应力的各同性弹性体中传播时,物体表面应力与超声波传播速度之间的一般关系。对作为收音机坐舱的航空透年ＹＢ－３有机玻璃试件进行了声弹性实验。同时还给出了由实验数据回归的三次多项式声弹公式     

基于光谱分析在航空有机玻璃叶栅栅板机加工中的研究与应用

结合平面叶栅纹影光谱的理论分析,通过对平面叶栅流动显示纹影干涉光谱和彩色光谱特征点的提取,对航空有机玻璃材料加工后的残余应力进行了分析论述,找出有试验件加工工艺存在的缺陷,并提出了完善工艺流程的具体步骤,以保障试件加工质量,满足平面叶栅流场精细化测量的技术要求。     

一种电磁带隙结构的快速分析方法

 使用直接传输方法分析有限周期Mushroom-like 电磁带隙结构的表面波带隙,与无限周期的电磁带隙结构表面波色散能带图相比,该方法能大大缩短分析时间。将电磁带隙结构放置于波导底面,通过计算波导的传输系数,分析了不同波导高度和电磁带隙结构周期数对带隙范围的影响。加工了Mushroom-like电磁带隙结构样品,并使用一对探针耦合的方法测量了电磁带隙结构的TE和TM表面波带隙,实验结果表明使用直接传输方法确定的表面波带隙与测量数据吻合良好,证明了此方法的有效性。     

透明固体中声应力的光弹法定量测量

我们将一种测量主应力差的光弹方法应用到二维声场的测量中来,可以测定透明固体中任一点平面行波或柱面行波的应力值。 文中介绍了测量的方法和原理,推导了平面行波和柱面行波的主应力差和主应力值之间的关系式。最后以实测举例,并与电学法计算值进行了比较。