復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和比模量、減振性能好以及耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用在航空航天、船舶和汽車工業(yè)等領(lǐng)域。但復(fù)合材料在制備、加工、裝配和服役過(guò)程中,都會(huì)因孔隙、分層、裂紋等缺陷的存在而產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力。這既會(huì)影響構(gòu)件的使用性能,又對(duì)材料的結(jié)構(gòu)失效強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性有影響。因此,開(kāi)展關(guān)于殘余應(yīng)力的研究,精確且快速地檢測(cè)出材料所處的應(yīng)力狀態(tài),對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估材料壽命顯得至關(guān)重要。通常為避免復(fù)合材料因拉-剪、拉-彎耦合引起的固化后的翹曲變形,將復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)成準(zhǔn)各向同性層合板。并在準(zhǔn)各向同性復(fù)合材料的分析中常將其視為各向同性化處理。目前國(guó)際上比較認(rèn)可的殘余應(yīng)力檢測(cè)手段是X射線衍射法,它具有無(wú)損、測(cè)試快捷、精度高和數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但它只適用于晶體材料的應(yīng)力檢測(cè),對(duì)復(fù)合材料這種非晶體材料而言,較難實(shí)現(xiàn)應(yīng)力檢測(cè)。因此,為精確地檢測(cè)出復(fù)合材料所處的應(yīng)力狀態(tài),首先從理論上推導(dǎo)出適用于準(zhǔn)各向同性復(fù)合材料的聲彈性表達(dá)式,并選用6061-T6鋁合金作為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象,分別采用X射線衍射法和本文理論推導(dǎo)的超聲波法對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力檢測(cè),以驗(yàn)證該理論推導(dǎo)的正確性。主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:(1)基于聲彈性理論,推導(dǎo)了適用于準(zhǔn)各向同性復(fù)合材料的聲彈性表達(dá)式,建立聲時(shí)差與內(nèi)部應(yīng)力之間的聯(lián)系。同時(shí),搭建了“一發(fā)一收”探頭分布方式的超聲波應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng),并設(shè)計(jì)了超聲檢測(cè)楔塊和聲時(shí)差精確測(cè)量算法。(2)超聲波法檢測(cè)精度影響因素的研究選用不同頻率的探頭對(duì)不同凹槽深度的鋁合金板材進(jìn)行超聲檢測(cè),確定不同探頭頻率下的傳播深度范圍;探究溫度與聲時(shí)差之間的關(guān)系,并設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償算法;探究外加應(yīng)力與聲時(shí)差之間的關(guān)系,得到了平行加載方向的聲時(shí)差隨著外加應(yīng)力的增加而增加,而垂直加載方向的聲時(shí)差隨著外加應(yīng)力的增加而減小的結(jié)論。(3)X射線衍射法測(cè)量6061-T6鋁合金殘余應(yīng)力檢測(cè)參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)采用Cr靶材激發(fā)X射線,通過(guò)0.5×3mm尺寸的準(zhǔn)直管照射到鋁合金板材表面,并用Mid chord定峰方法對(duì)試樣進(jìn)行應(yīng)力檢測(cè)時(shí),應(yīng)力結(jié)果最優(yōu)。(4)X射線衍射法對(duì)超聲波法應(yīng)力檢測(cè)理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分別利用本文搭建的超聲波應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)和L-XRD應(yīng)力衍射儀對(duì)6061-T6鋁合金板材進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測(cè),通過(guò)對(duì)比研究表明該理論推導(dǎo)的正確性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG115.285
【部分圖文】：

[22]。中子衍射法雖可用于檢測(cè)材料內(nèi)部的得到廣泛的應(yīng)用[11]。法研究現(xiàn)狀孔法或小孔法，是一種發(fā)展最為成熟、應(yīng)法。它最初由德國(guó)學(xué)者 J.Mathar 提出，學(xué)者[22-25]采用應(yīng)變片替代機(jī)械應(yīng)變儀來(lái)測(cè)，Rendler 和 Vigness 將鉆孔測(cè)試法發(fā)展美國(guó)材料協(xié)會(huì) ASTM 自 1981 年就頒布了），表明小孔法在殘余應(yīng)力測(cè)量中已達(dá)到技理為：對(duì)存在殘余應(yīng)力的各向同性材料進(jìn)，導(dǎo)致孔區(qū)附近的殘余應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變。個(gè)應(yīng)變敏感柵組成的三軸應(yīng)變計(jì)，則通過(guò)材料的殘余應(yīng)力值[27]。鉆孔法應(yīng)變測(cè)定

理是：在構(gòu)件表面加工出一個(gè)圓環(huán)形槽，并釋放出殘留在環(huán)芯中的應(yīng)力，通過(guò)粘貼的應(yīng)變，便可得到工件待測(cè)點(diǎn)的內(nèi)應(yīng)力大原理示意圖。于檢測(cè)應(yīng)變變化范圍大、檢測(cè)靈敏度高、鉆孔法相比較大[32]。目前關(guān)于該方法的環(huán)芯云紋干涉法和切槽云紋干涉法對(duì)過(guò)盈兩種方法的檢測(cè)結(jié)果具有較好一致性的結(jié)環(huán)芯法相結(jié)合，對(duì)熱障涂層材料的界面殘力幾乎處于單軸應(yīng)力狀態(tài)，且界面內(nèi)的法對(duì)零件損壞較大，不宜經(jīng)常使用。但隨Gunnert 和 Hast 分別在 1955 年和 1958[35, 36]。目前該方法已作為轉(zhuǎn)子鍛件制造定了環(huán)芯法測(cè)量汽輪機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子99）。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文它不可檢測(cè)表面應(yīng)力或近表層內(nèi)力，只適合平板類構(gòu)件的應(yīng)力測(cè)試作為聚合物及其有關(guān)模壓零件、涂層材料中的應(yīng)力檢測(cè)手段[37]。方法的檢測(cè)原理為：當(dāng)采用機(jī)械加工或化學(xué)腐蝕的手段將含有應(yīng)力離時(shí)，其內(nèi)部殘余應(yīng)力的平衡將受到破壞，當(dāng)重新達(dá)到平衡時(shí)，構(gòu)件度的彎曲變形，彎曲的曲率取決于剝層前材料的原始內(nèi)應(yīng)力分布和性性能。通過(guò)測(cè)定剝層后構(gòu)件的變化曲率，便可獲得構(gòu)件的原始內(nèi)應(yīng)。不同形狀的剝層法應(yīng)力測(cè)定示意圖如圖 1-3 所示[39]。(a) 平板試樣剝層法應(yīng)力檢測(cè)示意圖
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何家文;徐可為;李家寶;;殘余應(yīng)力研究概況[J];國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài);1998年02期

2 辛向陽(yáng);周彤;;環(huán)芯法檢測(cè)核電轉(zhuǎn)子殘余應(yīng)力應(yīng)用研究[J];四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2013年03期

3 杜暢;張津;連勇;袁孝民;Michael Y.Huo;;激光增材制造殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀[J];表面技術(shù);2019年01期

4 費(fèi)星如;冉啟方;;聲彈性法測(cè)定殘余應(yīng)力原理和應(yīng)用[J];無(wú)損檢測(cè);1984年05期

5 何家文;;殘余應(yīng)力測(cè)定專業(yè)十年工作回顧[J];無(wú)損檢測(cè);1988年05期

6 冉啟方;;幾種無(wú)損測(cè)定殘余應(yīng)力方法的比較[J];無(wú)損檢測(cè);1989年04期

7 蔣立強(qiáng);吳克成;;殘余應(yīng)力的二維聲彈性測(cè)量[J];無(wú)損檢測(cè);1992年05期

8 ;第19屆全國(guó)殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)會(huì)議暨國(guó)際殘余應(yīng)力研討會(huì)[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè));2017年04期

9 ;第19屆全國(guó)殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)會(huì)議暨國(guó)際殘余應(yīng)力研討會(huì)(第1輪通知)[J];機(jī)械工程材料;2017年04期

10 覃孟揚(yáng);賀愛(ài)東;葉邦彥;梁立東;周莉;;不銹鋼微量潤(rùn)滑車削殘余應(yīng)力的研究[J];機(jī)床與液壓;2015年23期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 楊順民;臨界折射縱波檢測(cè)殘余應(yīng)力的關(guān)鍵影響因素研究[D];中北大學(xué);2019年

2 沈創(chuàng)石;計(jì)及纖維交叉起伏影響的纏繞復(fù)合材料力學(xué)性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2018年

3 張克明;增量鉆孔法測(cè)量殘余應(yīng)力的厚度效應(yīng)研究[D];上海交通大學(xué);2016年

4 宋暢;減小微電鑄層殘余應(yīng)力的機(jī)理與方法[D];大連理工大學(xué);2018年

5 李勁波;2024鋁合金板材熱成形過(guò)程的殘余應(yīng)力及金屬流動(dòng)控制研究[D];華中科技大學(xué);2018年

6 夏杰;鑄鋼件非對(duì)稱環(huán)形焊縫殘余應(yīng)力分析與斷裂性能研究[D];東南大學(xué);2018年

7 黃信達(dá);切削加工殘余應(yīng)力解析預(yù)報(bào)的特征應(yīng)變方法及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D];華中科技大學(xué);2018年

8 杜巍;增材減材制造鈦合金材料性能完整性研究[D];大連理工大學(xué);2018年

9 李亞楠;7055鋁合金厚板淬火—預(yù)拉伸殘余應(yīng)力演變及預(yù)測(cè)研究[D];北京有色金屬研究總院;2017年

10 韋智元;船體構(gòu)件切焊連續(xù)加工中的殘余應(yīng)力問(wèn)題研究[D];大連理工大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫洪吉;激光增材制造純鈦樣件中殘余應(yīng)力、組織及力學(xué)性能演變及其影響因素[D];湘潭大學(xué);2019年

2 周世友;2A12鋁合金表面沖擊凹坑缺陷局部殘余應(yīng)力研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

3 朱金鵬;純鐵弱剛性薄壁零件精密車削殘余應(yīng)力研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

4 胡神陽(yáng);6061鋁合金試件的超聲沖擊表面強(qiáng)化及其組織性能基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

5 杜吉星;運(yùn)輸振動(dòng)載荷下鋁合金薄壁件殘余應(yīng)力演變規(guī)律及變形研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

6 孫浩程;GH4169高溫合金殘余應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)測(cè)量和模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

7 李宏佳;燃燒室薄壁結(jié)構(gòu)焊接變形控制工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

8 李厚旺;新型7xxx系鋁合金熱加工過(guò)程中組織性能與殘余應(yīng)力演化[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

9 楊婷婷;飛機(jī)翼身緣條加工變形研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

10 歐清揚(yáng);核電蒸汽發(fā)生器換熱管內(nèi)壁殘余應(yīng)力測(cè)試技術(shù)應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2841477