CN107389244A - 一种激光盲孔残余应力检测装置及开发软件 - Google Patents

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高瀚君
张以都
李磊
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Abstract

一种激光盲孔残余应力检测装置及开发软件。本发明涉及一种残余应力检测装置的设计以及开发软件，包括检测装置的硬件和软件两部分，检测装置的硬件部分由二自由度移动夹持装置、CCD工业相机、激光发射器、钻孔设备、光学镜和检测平台组成，软件部分则是用来完成由释放应变到残余应力的计算过程。与现有技术相比，本发明显著优点有：1应用钻孔法测量残余应力，测量结果精度较高且设备简单容易操作。2利用激光散斑法替代应变片检测位移，对零部件本身材料以及表面粗糙度等无特殊的要求，适用的刚度、温度和形变范围较广。3可实现实时性、全场性检测。

Description

一种激光盲孔残余应力检测装置及开发软件
技术领域
本发明涉及工件残余应力检测领域，特别是涉及一种残余应力检测装置的设计以及开发软件。
背景技术
在各种机械零部件的制造过程中，比如焊接、铸造、锻造、挤压、热处理以及切削加工等均会使零件内部呈现不同程度的残余应力。残余应力对零部件的材料脆性、疲劳强度、腐蚀开裂以及尺寸稳定性和加工精度等都有很大的影响，进而会对零部件的使用寿命产生影响，因此，分析残余应力的产生机理、探究有效的残余应力检测方法对改善零件中残余应力状况具有非常重大的意义。按照目前的研究成果来看，现存的几种残余应力检测方法都存在一些不足之处，其发展前景也受到实际测量条件的限制。由此可见，研究并开发一种操作简便、高精度、对试件本身表面质量要求较低的残余应力检测装置具有非常重要的科学和工程意义。
由于残余应力形成的原因比较复杂，迄今为止尚未寻找到精确可靠的测量方法。目前，检测残余应力的方法分为有损检测法和无损检测法两大类。有损检测法是将具有残余应力的零部件的一小部分从构件中分离或者切割出来使原有残余应力得到释放，测量该零部件在此过程中的的应变，进而通过弹性力学理论分析计算得到残余应力。目前包括切槽法、剥层法、取条法、钻孔法、环芯法等。该方法虽然会对构件造成一定的破坏，但是测量精度较高，并且理论完善、技术成熟、对测量环境条件要求较低。无损检测法则是一些物理方法，包括X射线法、拉曼光谱法、超声波法、中子衍射法、磁性法、同步辐射法等。此类方法对构件不会造成破坏，但是使用成本较高，对测量环境的要求较为严格。目前常用的测量残余应力的方法是电测盲孔法。但是电测盲孔法需要在试件表面粘贴应变片，测量精度与试件表面粗糙度、应变片粘贴质量等因素直接相关。在保证零部件的可靠性以及使用寿命的前提下，残余应力的测量技术还应朝着对构件破坏性不大、测量结果精确、经济实用、操作简便方向继续发展。
发明内容
基于上述背景，本发明设计的一种残余应力检测装置，利用激光与盲孔法相结合的方法，并开发相关软件，完成相关参数至残余应力的计算转化。采用激光盲孔法：即将激光散斑法测量应变与盲孔法释放应变相结合，在试件表面钻一盲孔，残余应力得到释放，进而引起盲孔周围发生应变，利用激光散斑法测量出钻孔前后试件表面的应变变化，最后根据此应变由软件计算出残余应力。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
本研究是一种残余应力检测装置，它由硬件和软件两部分构成，检测装置的硬件部分由二自由度移动夹持装置、CCD工业相机、激光发射器、钻孔设备、光学镜和检测平台组成，软件部分则是用来完成由释放应变到残余应力的计算过程。
本发明的有益效果是：
1应用钻孔法测量残余应力，测量结果精度较高且设备简单容易操作。
2利用激光散斑法替代应变片检测位移，对零部件本身材料以及表面粗糙度等无特殊的要求，适用的刚度、温度和形变范围较广。
3可实现实时性、全场性检测。
附图说明
图1是整个测量装置的示意图；
图2是编制计算软件界面图；
图中1为二自由度移动装置，2为计算机，3为半平面反射镜，4为测量平台，5为CCD工业相机，6为CCD支撑装置，7为平面反射镜，8为激光发射器支撑装置，9为激光发射器，10为半平面反射镜，11为钻孔设备，12为被测工件夹持装置，13为编制计算软件参数设置界面，14为计算结果显示界面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本
发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，此为一种残余应力检测装置一较佳实施例的立体结构示意图。激光发射器(9)发射的激光束被半平面反射镜(10)分为两束，一束穿过半平面反射镜(10)直接照在被测工件表面，另外一束则由半平面反射镜(10)反射，反射光射向平面反射镜(7)，即反射光再次被反射，此时第二束光的传播方向与激光发射器(9)发射的激光束平行，在半平面反射镜(3)处，第一束激光经由物体表面反射，穿过半平面反射镜(3)由CCD工业相机(5)接收光束信息，第二束激光的二次反射光由半平面发射镜(3)第三次反射，三次反射光被CCD工业相机(5)接收。由于两束激光是由同一个激光反射器(9)发射出的，因此两束激光的频率相同，振动方向一致，经由不同的传播路线后在CCD工业相机(5)接收面处的相位不同，但二者相位差恒定，因此两束激光的反射光在CCD工业相机(5)接收面处发生干涉。当被测工件表面激光束照射处发生变形或者位移时，两束光的干涉信息发生变化，就可以检测出因释放应变引起的位移。
如图2所示，此为编制计算软件参数设置界面(13)和计算结果显示界面(14)，采用Visual C++开发，完成由位移到残余应力部分的计算。编制计算软件参数设置界面(13)中选择被测工件材料，在弹性模量和泊松比的编辑框即可弹出材料相对应的参数，单击“采集”按钮，即可将由CCD工业软件采集到的位移相关信息传递到计算界面编辑框，单击“计算”按钮，便可弹出计算结果显示界面(14)，显示出残余应力的两个主应力以及第一个采集点与盲孔中心连线和第一个主应力方向的夹角。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理和精神的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种残余应力检测装置的设计以及开发软件，其特征在于，包括检测装置的硬件和软件两部分，检测装置的硬件部分负责检测出因释放应变引起的位移，软件部分则完成由释放应变到残余应力的计算过程。
2.如权利要求1所述的一种残余应力检测装置的设计以及开发软件，其特征在于，所述检测装置的硬件部分包括二自由度移动装置(1)，计算机(2)，半平面反射镜(3)，测量平台(4)，CCD工业相机(5)，CCD支撑装置(6)，平面反射镜(7)，激光发射器支撑装置(8)，激光发射器(9)，半平面反射镜(10)，钻孔设备(11)，被测工件夹持装置(12)。
3.如权利要求1所述的一种残余应力检测装置的设计以及开发软件，其特征在于，所述软件部分包括参数设置界面(13)和计算结果显示界面(14)，在参数设置界面(13)中选择相关物理参数，单击“采集”按钮，即可将由CCD工业软件采集到的位移相关信息传递到计算界面编辑框，单击“计算”按钮，便可弹出计算结果显示界面(14)，显示出残余应力结果。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108181032A (zh) * 2017-12-21 2018-06-19 重庆市铜梁区华亿来铝材加工厂 一种残余应力检测方法
CN110319965A (zh) * 2019-08-14 2019-10-11 大连理工大学 一种检测工件深层残余应力的方法
CN112484892A (zh) * 2020-12-02 2021-03-12 东莞材料基因高等理工研究院 一种用于提高盲孔法测量残余应力精度的方法
CN112729646A (zh) * 2020-12-29 2021-04-30 南京戈锐科技有限公司 盲孔法应力测试仪
CN112857220A (zh) * 2021-01-13 2021-05-28 德阳市产品质量监督检验所 一种发电设备零部件的检测结构

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1740738A (zh) * 2005-07-21 2006-03-01 上海交通大学 面内三方向云纹干涉仪
CN203534533U (zh) * 2013-10-28 2014-04-09 卓力特光电仪器(苏州)有限公司 一维面内位移相移电子散斑干涉仪
CN203534531U (zh) * 2013-10-28 2014-04-09 卓力特光电仪器(苏州)有限公司 一维离面相移电子散斑干涉仪
CN105044104A (zh) * 2015-06-01 2015-11-11 上海交通大学 一种基于数字图像相关法的应力测试系统及其应用
CN105806525A (zh) * 2016-04-07 2016-07-27 哈尔滨工业大学 一种基于散斑干涉计量的残余应力测试装置
US20160311054A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-27 Testrake Aviation, Inc. Optical device and method of making same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1740738A (zh) * 2005-07-21 2006-03-01 上海交通大学 面内三方向云纹干涉仪
CN203534533U (zh) * 2013-10-28 2014-04-09 卓力特光电仪器(苏州)有限公司 一维面内位移相移电子散斑干涉仪
CN203534531U (zh) * 2013-10-28 2014-04-09 卓力特光电仪器(苏州)有限公司 一维离面相移电子散斑干涉仪
US20160311054A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-27 Testrake Aviation, Inc. Optical device and method of making same
CN105044104A (zh) * 2015-06-01 2015-11-11 上海交通大学 一种基于数字图像相关法的应力测试系统及其应用
CN105806525A (zh) * 2016-04-07 2016-07-27 哈尔滨工业大学 一种基于散斑干涉计量的残余应力测试装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
百度文库: "《盲孔法残余应力检测系统设计》", 《百度文库》 *
陈岚树 等: "《用于残余应力现场检测的DIC_盲孔法研究进展》", 《建筑钢结构进展》 *
陈涛 等: "《基于数字散斑相关法的弯管残余应力测量系统》", 《仪器仪表学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108181032A (zh) * 2017-12-21 2018-06-19 重庆市铜梁区华亿来铝材加工厂 一种残余应力检测方法
CN110319965A (zh) * 2019-08-14 2019-10-11 大连理工大学 一种检测工件深层残余应力的方法
CN110319965B (zh) * 2019-08-14 2021-06-29 大连理工大学 一种检测工件深层残余应力的方法
CN112484892A (zh) * 2020-12-02 2021-03-12 东莞材料基因高等理工研究院 一种用于提高盲孔法测量残余应力精度的方法
CN112729646A (zh) * 2020-12-29 2021-04-30 南京戈锐科技有限公司 盲孔法应力测试仪
CN112857220A (zh) * 2021-01-13 2021-05-28 德阳市产品质量监督检验所 一种发电设备零部件的检测结构

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