机械工程学报 ›› 2025, Vol. 62 ›› Issue (6): 257-266.doi: 10.3901/JME.260192
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师英杰1,2, 徐科1, 雷泰然1,2, 张毅1
SHI Yingjie1,2, XU Ke1, LEI Tairan1,2, ZHANG Yi1
摘要: 残余应力由制造、加工等工艺过程引起,可能导致钢板产生屈服、疲劳及脆性断裂等失效问题,严重影响结构的性能与安全性。如何实现高效、精准且无损的残余应力检测,一直是该领域的研究难点与热点。针对传统电磁超声声弹性法存在信号幅值低、时域检测困难的问题,提出采用电磁声谐振的方法进行信号增强,并将传统声时差提取方式转化为基于幅度谱分析的平面应力检测方法。为验证该方法的有效性,搭建了钢板平面应力超声测量试验平台,利用万能试验机对1 mm厚的Q235钢板施加单轴拉伸载荷,采用扫频技术采集谐振信号。通过对信号进行时域与频域的降噪与增强处理,提取不同探头旋转角度下的声速频域响应,并与拉伸应力数值进行拟合分析。经试验验证,不同探头旋转角度下声速响应存在明显规律,其中在探头旋转角为45°时应力检测精度最高,最大绝对误差控制在6 MPa以内。试验结果表明,基于电磁超声谐振的幅度谱分析方法能够有效提升平面应力检测的精度与稳定性,为残余应力无损检测技术的发展提供了新的思路与方法支持。
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