CN103017951B - 一种平板应力场测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平板应力场测量装置，主要是针对传统板件应力测量效率低，无法给出应力场分布的问题，提出了一种基于传感器阵列以及刻度盘分度的平板应力场测量装置，从而提高了测量效率，并且能给出所测平板应力场分布状况。方形圆孔压板通过螺栓与有机玻璃楔块固连并能围绕磁性底座旋转，整套机构可以在轴向方向做上下运动以及周向的旋转运动，系统配置的弹簧可为每一次测量提供同样大小的预紧力。本发明结构简单、操作方便、测量效率高，适用于平板应力场的高效测量。

Description

一种平板应力场测量装置

一、技术领域

本发明涉及一种平板应力场测量装置。此装置体积小、操作简单、重量轻，特别适合平板应力场分布的高速测量与分析，测量效率高，可广泛应用于航空、航天、武器、汽车、等领域平板应力场测量。

二、背景技术

残余应力是金属加工过程中由于不均匀的应力场、应变场、温度场和组织不均匀性，在形变后保留下来的应力。残余应力对机械构件的可靠性有很大影响，特别是对结构件的疲劳寿命、尺寸稳定性和抗腐蚀能力影响很大并且会导致应力集中，从而导致材料产生微裂纹，而这些裂纹在一定条件下导致材料断裂。因此，针对构件残余应力的检测关系重大。

残余应力测量方法主要有机械法与物理法。其中，机械法会对结构造成损害，不适宜非破坏性结构的应力检测；物理法主要包括X射线衍射法、磁性法、中子衍射法及超声法等，考虑到安全性以及便携性，超声法在众多无损检测应力方法中优势明显。

传统的超声法无损检测应力装置受限于装置的结构，每次只能测量传感器探头之间区域应力的大小和拉、压状态，应力方向与探头的摆放位置一致，测量效率较低，不利于分析应力集中区域应力场的实际分布规律，操作繁琐。

三、发明内容

本发明的目的是公开一种平板应力场测量装置，主要针对传统超声法测量平板应力操作繁琐、测量效率低，无法得出应力场分布规律的问题。通过传感器阵列以及圆周分度的方法，实现快速、高效的应力测量并能够得出测试区域应力场分布规律。

本发明的技术方案是：

一种平板应力场测量装置，将测试探头依次旋入阵列放置的有机玻璃楔块中，有机玻璃楔块通过固连螺栓与方形圆孔压板连接，方形圆孔压板外套于方键导轨上，可以沿方键的方向垂直上下运动，方键导轨可以周向旋转。内部装配有弹簧的弹簧支撑套筒套在磁性底座外围并压在方形圆孔压板上方，止动套筒通过螺纹与磁性底座连接，止动套筒内配置有止动螺栓，可以方便的控制套筒在轴向方向的移动与静止。内部装配有滚珠以及滚珠托板的上套筒通过螺纹与磁性底座连接，并压在止动套筒上。方键导轨中间开有方形窗，可以方便观察磁性底座侧壁的刻度，方形窗下方为周向止动螺栓，可以方便控制方键导轨周向旋转与静止。整套装置可以方便的以磁性底座为轴周向旋转，测量不同角度应力场分布状况，并且弹簧提供的压紧力保持一致，保证了测量精度。

本发明提供了一种平板应力场测量装置，提高了平板应力测量的效率，简化了操作；该装置带有旋转角度刻度，能够提供平板应力场分布状况的分析，质量轻、体积小、适用广泛。

四、附图说明

图1是本发明的主视结构图。

图2是本发明的A-A向剖视图。

附图标记说明如下：有机玻璃楔块1、传感器探头2、方形圆孔压板3、固连螺栓4、弹簧支撑套筒5、弹簧6、止动螺栓7、上套筒8、止动套筒9、磁性底座10、开关11、滚珠12、滚珠托板13、方形窗14、角度刻度15、指示标志16、周向止动螺栓17、方键导轨18。

五、具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细说明：

图1中，传感器探头2通过螺纹副与有机玻璃楔块1固定连接，有机玻璃楔块1通过固连螺栓4与方形圆孔压板3固定连接，装配有弹簧6的弹簧支撑套筒5外套于磁性底座10并压在方形圆孔压板3上方，止动套筒9通过螺纹副与磁性底座10配合，其内部横向设置有止动螺栓7，可以控制止动套筒9沿轴向的上下运动以及周向的旋转运动，装配有滚珠12和滚珠托板13的上套筒8通过螺纹副与磁性底座10连接，可以沿轴向方向上下移动并压在止动套筒9上，给弹簧6提供一定大小的轴向形变，保证弹簧6的预紧力大小一致，方形窗14开于方键导轨18中间，通过方形窗14可以方便看到刻于磁性底座10下侧的角度刻度15，方形窗14下方为周向止动螺栓17，周向止动螺栓17可以控制方键导轨周向的旋转与静止。

在使用本发明的时候，首先将磁性底座10放置于待测应力集中区域，旋转开关11，磁性底座紧紧吸附于平板表面。调节止动套筒9至合适位置，旋转上套筒8与止动套筒9紧密结合，此时保证弹簧预紧力一致。测量该区域应力场分布状况。当一次测试结束后，提升并旋转方形圆孔压板3，通过方形窗14观察方形圆孔压板3转至合适角度，松开方形圆孔压板3，即可进行下一角度应力场状况分析。综合数次测量结果既可分析出该应力区域实际应力场大小和方向，测量效率高、操作简单、使用方便。

Claims (6)

1.一种平板应力场测量装置，其特征在于：将测试探头依次旋入阵列放置的有机玻璃楔块中，有机玻璃楔块通过固连螺栓与方形圆孔压板连接，方形圆孔压板外套于方键导轨上，可以沿方键的方向垂直上下运动，方键导轨可以周向旋转，内部装配有弹簧的弹簧支撑套筒套在磁性底座外围并压在方形圆孔压板上方，止动套筒通过螺纹与磁性底座连接，止动套筒内配置有止动螺栓，可以方便的控制套筒在轴向方向的移动和静止，内部装配有滚珠以及滚珠托板的上套筒通过螺纹与磁性底座连接，并压在止动套筒上，方键导轨中间开有方形窗，可以方便观察磁性底座侧壁的刻度，方形窗下方为周向止动螺栓，可以方便控制方键导轨周向旋转与静止，整套测量装置可以方便的以磁性底座为轴周向旋转，测量不同角度应力场分布状况，并且弹簧提供的压紧力保持一致，保证了测量精度。

2.根据权利要求1所述的平板应力场测量装置，其特征在于：有机玻璃楔块内含螺纹孔与探头通过螺纹副连接，放置传感器探头的螺纹孔与垂直方向夹角为26°，楔块底面圆柱外形与螺纹孔符合投影关系。

3.根据权利要求1所述的平板应力场测量装置，其特征在于：方形圆孔压板外周为正方形设计，每边固定连接8个有机玻璃楔块组成阵列结构，压板中间为圆形结构套于带有刻度的外螺纹套筒外周，围绕其轴线做圆周运动以及平行轴线的上下移动。

4.根据权利要求1所述的平板应力场测量装置，其特征在于：上套筒内部有螺纹，与磁性底座螺纹副连接，并能沿轴向方向上下移动，套筒上沿与磁性底座之间的距离差可以方便测量，保证每次的距离差一致可以提供弹簧一致的形变，从而保证每次的预紧力大小一致。

5.根据权利要求1中所述的平板应力场测量装置，其特征在于：内磁性底座上部为螺纹副，可以与止动套筒，上套筒螺纹连接，其下部为角度刻度，可以通过方形窗方便观察具体位置的角度值。

6.根据权利要求1中所述的平板应力场测量装置，其特征在于：方键导轨与磁性底座间隙配合，可以方便围绕磁性底座周向旋转，其上开有螺纹孔，通过周向止动螺纹可以控制其周向的旋转与静止，其上部的方键能够控制方形圆孔压板在轴向做上下运动而不会周向旋转。